JP2020067435A - Gas detection element and gas sensor - Google Patents

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Abstract

To provide a gas detection element capable of reducing material costs and maintaining an electrical connection state with a flange electrode connection part, and to provide a gas sensor having such as gas detection element.SOLUTION: A gas detection element for detecting a specific gas included in a gas to be measured includes a solid electrolyte body having a flange part, and a flange electrode. A flange tip surface of the flange part includes an electrode formation area and an exposed area. The electrode formation area is an area in which a flange electrode is formed continuously over an area larger than 180 degrees in a circumferential direction of the flange tip surface. The gas detection element can reduce material costs of the flange electrode since it can reduce the amount of conductive materials used for the flange electrode as compared with a configuration in which the flange electrode is provided over the whole in a circumferential direction of the flange tip surface. The gas detection element also easily maintains an electrical connection state between the flange electrode and the flange electrode connection part since it includes the electrode formation area.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本開示は、ガス検出素子およびガスセンサに関する。   The present disclosure relates to a gas detection element and a gas sensor.

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。 There is a gas sensor including a gas detection element that detects a specific gas contained in a measurement target gas.
The gas detection element is a bottomed cylindrical solid electrolyte body having an outwardly projecting flange portion, an inner electrode provided on the inner surface of the solid electrolyte body, and an outer peripheral surface of the solid electrolyte body and on the tip side of the collar portion. The outer electrode is provided, and the flange electrode is provided on the flange portion and electrically connected to the outer electrode.

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。   As such a gas detection element, there is one in which a flange electrode is formed over the entire area of the front end side surface (a flange front end surface) of the flange portion (see FIG. 6 of Patent Document 1). The collar electrode abuts on the collar electrode connecting portion and is electrically connected to the collar electrode connecting portion, thereby forming a signal path for transmitting a detection signal to an external device via the collar electrode connecting portion. The detection signal is a signal that changes according to the detection result of the gas detection element.

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。   Further, as another gas detection element, there is one in which the flange electrodes are arranged evenly at three circumferential positions on the front end surface of the flange portion (FIG. 3 of Patent Document 1 and the like). This gas detection element can reduce the amount of the conductive material (platinum) used for the collar electrode and can reduce the material cost, as compared with the case where the collar electrode is formed over the entire region of the collar tip surface of the collar portion.

特開２０１０−２５６３３４号公報JP, 2010-256334, A

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。   However, in the gas detecting element in which the flange electrodes are dispersedly arranged in three places among the above gas detecting elements, the area of the flange electrode is small, and therefore the electrical connection state between the flange electrode and the flange electrode connecting portion cannot be sufficiently secured. there is a possibility.

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。   For example, when the gas sensor is provided with a flange electrode connecting portion that is in contact with the flange electrode and is electrically connected thereto, the electrical connection state between the flange electrode and the flange electrode connecting portion may not be sufficiently secured. In such a case, the detection signal cannot be properly transmitted from the collar electrode of the gas detection element to the collar electrode connection portion, and the detection signal is appropriate to the external device electrically connected to the collar electrode connection portion. May not be sent to.

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。   Therefore, it is desirable for the present disclosure to provide a gas detection element that can maintain an electrical connection state with a collar electrode connection portion while reducing the material cost, and a gas sensor including such a gas detection element.

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。 One aspect of the present disclosure is a gas detection element that detects a specific gas contained in a measurement target gas, and includes a solid electrolyte body, an inner electrode, an outer electrode, and a collar electrode.
The solid electrolyte body is formed in a bottomed cylindrical shape having a closed front end in the axial direction and an open rear end. The solid electrolyte body has a flange portion that projects outward from the outer peripheral surface of the bottomed tubular shape and is formed in the circumferential direction. The inner electrode is provided on the inner surface of the bottom of the solid electrolyte body. The outer electrode is provided on the outer peripheral surface of the bottomed tubular shape of the solid electrolyte body and on the tip side of the flange portion. The collar electrode is provided on the collar portion and electrically connected to the outer electrode.

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。   The flange portion has a flange tip surface that faces the tip side in the axial direction on the outer surface of the collar portion. The flange tip surface includes an electrode formation region and an exposed region. The electrode forming region is a region where the collar electrode is continuously formed over a region larger than 180 degrees in the circumferential direction of the flange tip surface. The exposed region is a region in the circumferential direction of the front end surface of the collar where the collar electrode is not formed and the solid electrolyte body is exposed.

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。   The outer surface of the collar portion on the rear end side of the collar tip surface is in a form in which the collar electrode is not formed, or the length in the circumferential direction of the region where the collar electrode is formed is the length in the circumferential direction of the electrode forming region. It is a shorter form.

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。   Since this gas detecting element has an electrode forming region and an exposed region on the tip end surface of the collar, a conductive material (platinum or the like) used for the collar electrode is provided as compared with a configuration in which the collar electrode is provided over the entire circumferential direction of the tip end surface. The material cost of the collar electrode can be reduced. Further, since this gas detecting element has an electrode forming region in which the flange electrode is continuously formed over a region larger than 180 degrees in the circumferential direction of the flange tip surface, an electrical connection between the flange electrode and the flange electrode connecting portion is provided. It is easy to maintain the connection state.

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。 Therefore, according to the gas detection element of the present disclosure, it is possible to maintain the electrical connection state with the flange electrode connection portion while reducing the cost.
In the above-mentioned gas detection element, the flange tip surface may be provided with an auxiliary electrode region in which the flange electrode is formed, in addition to the electrode formation region.

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。 This gas detection element is provided with an auxiliary electrode region in addition to the electrode formation region on the front end surface of the collar, so that the state of contact between the collar electrode and the collar electrode connecting portion can be improved.
Another aspect of the present disclosure is a gas sensor, which includes a gas detection element and a collar electrode connection portion.

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。   The gas detection element detects a specific gas contained in the measurement target gas, and is one of the gas detection elements described above. The collar electrode connecting portion has an annular surface or a part of an annular rear surface facing the collar front surface, and is in contact with the flange electrode at the rear end surface and is electrically connected.

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。   By including the gas detection element described above, this gas sensor can maintain the electrical connection state between the flange electrode and the flange electrode connecting portion while reducing the cost.

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。It is an explanatory view showing the state where the gas sensor was fractured in the direction of the axis O. ガス検出素子の外観を示す正面図である。It is a front view which shows the external appearance of a gas detection element. ガス検出素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a gas detection element. 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。It is explanatory drawing which shows the structure of a collar electrode, a lead electrode, and an outer electrode when it sees from the side surface of a gas detection element. 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。It is explanatory drawing which shows the structure of the outer electrode when it sees from the other side surface of a gas detection element. 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。It is explanatory drawing which shows the structure of a collar electrode, a lead electrode, and an outer electrode when it sees from the front end side of a gas detection element. 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。It is explanatory drawing which shows the structure of a collar electrode, a lead electrode, and an outer electrode when it sees from the side surface of a 2nd gas detection element. 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。It is explanatory drawing which shows the structure of the outer electrode when it sees from the other side surface of a 2nd gas detection element. 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。It is explanatory drawing which shows the structure of a collar electrode, a lead electrode, and an outer electrode when it sees from the front end side of a 2nd gas detection element. 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。It is explanatory drawing which shows the structure of a collar electrode, a lead electrode, and an outer electrode when it sees from the side surface of a 3rd gas detection element.

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。 Hereinafter, embodiments to which the present disclosure is applied will be described with reference to the drawings.
It is needless to say that the present disclosure is not limited to the following embodiments and can take various forms within the technical scope of the present disclosure.

［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。 [1. First Embodiment]
[1-1. overall structure]
As an example of the first embodiment, an oxygen sensor (hereinafter, also referred to as gas sensor 1) that is mounted on an exhaust pipe of an internal combustion engine in such a manner that a tip portion projects into the exhaust pipe and detects oxygen in exhaust gas explain. The gas sensor 1 is provided, for example, in an exhaust pipe of a vehicle such as an automobile or a motorcycle.

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。 First, the configuration of the gas sensor 1 of this embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, the downward direction of the drawing is the front end side of the gas sensor, and the upward direction of the drawing is the rear end side of the gas sensor.

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。   The gas sensor 1 includes a gas detection element 3, a separator 5, a closing member 7, a terminal fitting 9, and a lead wire 11. Furthermore, the gas sensor 1 includes a metal shell 13, a protector 15, and an outer cylinder 16 which are arranged to cover the gas detection element 3, the separator 5, and the closing member 7. The outer cylinder 16 includes an inner outer cylinder 17 and an outer outer cylinder 19.

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。   The gas sensor 1 is a so-called heaterless sensor that does not include a heater for heating the gas detection element 3, and activates the gas detection element 3 using the heat of exhaust gas to detect oxygen.

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。 FIG. 2 is a front view showing the appearance of the gas detection element 3.
The gas detection element 3 is formed by using a solid electrolyte body having oxygen ion conductivity, has a bottomed tubular shape with a closed end 25, and has a cylindrical element body 21 extending in the direction of the axis O. Have On the outer periphery of the element body 21, an element collar portion 23 is provided that projects radially outward.

なお、素子本体２１を構成する固体電解質体は、ジルコニア（ＺｒＯ２）に安定化剤としてイットリア（Ｙ２Ｏ３）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ＺｒＯ２との固溶体」、「希土類金属の酸化物とＺｒＯ２との固溶体」などを使用しても良い。さらには、これらにＨｆＯ２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。 The solid electrolyte body forming the element body 21 is a partially stabilized zirconia sintered body obtained by adding yttria (Y 2 O 3 ) or calcia (CaO) as a stabilizer to zirconia (ZrO 2 ). It is configured. The solid electrolyte body forming the element body 21 is not limited to these, and may be “solid solution of alkaline earth metal oxide and ZrO 2 ”, “solid solution of rare earth metal oxide and ZrO 2 ”, and the like. You may use it. Furthermore, those containing HfO 2 may be used as the solid electrolyte body forming the element body 21.

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。   An outer electrode 27 (see FIG. 4, which will be described later) is formed on the outer peripheral surface of the element body 21 at the tip portion 25 of the gas detection element 3. The outer electrode 27 is made of Pt or Pt alloy formed porous. The outer electrode 27 is covered with a porous protective layer 31. Therefore, in FIG. 2, the protective layer 31 is shown, but the outer electrode 27 is not shown.

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。 A collar electrode portion 28 made of a conductive material (Pt or the like) is formed on at least a part of the outer surface of the element collar portion 23. The details of the collar electrode portion 28 will be described later.
A vertical lead portion 29 made of Pt or the like is formed on the outer peripheral surface of the element body 21 between the outer electrode 27 and the flange electrode portion 28 so as to extend in the axial direction. The vertical lead portion 29 electrically connects the outer electrode 27 and the collar electrode portion 28.

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。   On the other hand, the inner electrode 30 is formed on the inner peripheral surface of the element body 21 of the gas detection element 3. The inner electrode 30 is formed of Pt or Pt alloy in a porous form. In the tip end portion 25 (detection portion) of the gas detection element 3, the outer electrode 27 is exposed to the measurement target gas via the protective layer 31, and the inner electrode 30 is exposed to the reference gas (atmosphere), so that the measurement target gas The oxygen concentration of is detected.

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。   The separator 5 is a cylindrical member made of an electrically insulating material (eg, alumina). The separator 5 has a through-hole 35 formed in the center of the axis through which the lead wire 11 is inserted. The separator 5 is arranged so that a space 18 is provided between the separator 5 and the inner outer cylinder 17 that covers the outer peripheral side thereof.

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。   The closing member 7 is a cylindrical sealing member made of a material having electric insulation (for example, fluororubber). The closing member 7 includes a protruding portion 36 that protrudes outward in the radial direction at the rear end thereof. The closing member 7 is provided with a lead wire insertion hole 37 through which the lead wire 11 is inserted at the center of its axis. The front end surface 95 of the closing member 7 is in close contact with the rear end surface 97 of the separator 5, and the side outer peripheral surface 98 of the closing member 7 closer to the front end than the protrusion 36 is in close contact with the inner surface of the inner outer cylinder 17. . That is, the closing member 7 closes the rear end side of the outer cylinder 16.

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。 The rear end facing surface 99 of the closing member 7 holds the flange portion 89b of the lead wire protecting member 89 between the closing surface 7 and the front end facing surface 19a of the reduced diameter portion 19g of the outer outer cylinder 19.
Among these, the reduced diameter portion 19g extends radially inward on the rear end side of the closing member 7, and the tip end facing surface 19a of the reduced diameter portion 19g is provided as a surface facing the tip end side of the gas sensor 1. ing. A lead wire insertion portion 19c for inserting the lead wire 11 and the lead wire protection member 89 is formed in the central region of the reduced diameter portion 19g.

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。   The lead wire protection member 89 is a tubular member having an inner diameter dimension capable of accommodating the lead wire 11, and is made of a material having flexibility, heat resistance, and insulation (for example, a glass tube or a resin tube). There is. The lead wire protection member 89 is provided to protect the lead wire 11 from foreign objects (stones, water, etc.).

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。   The lead wire protection member 89 includes a plate-shaped brim portion 89b protruding outward in a direction perpendicular to the axial direction at the tip end 89a. The flange portion 89b is formed not over a part of the lead wire protection member 89 in the circumferential direction but over the entire circumference.

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。 The flange portion 89b of the lead wire protection member 89 is sandwiched between the front end facing surface 19a of the reduced diameter portion 19g of the outer cylinder 16 (specifically, the outer outer cylinder 19) and the rear end facing surface 99 of the closing member 7. It
The terminal fitting 9 is made of a conductive material (for example, Inconel 750 (trade name of Inconel Incorporated)), and is a tubular member made of a conductive material for extracting the sensor output to the outside. The terminal fitting 9 is electrically connected to the lead wire 11 and arranged so as to electrically contact the inner electrode 30 of the gas detection element 3. The terminal fitting 9 includes a flange portion 77 protruding outward in the radial direction (direction perpendicular to the axial direction) on the rear end side. The flange portion 77 includes three plate-shaped flange pieces 75.

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。 The lead wire 11 is configured to include a core wire 65 and a covering portion 67 that covers the outer periphery of the core wire 65.
The metal shell 13 is a cylindrical member made of a metal material (for example, iron or SUS430). The metal shell 13 is provided with a step portion 39 that projects radially inward on the inner peripheral surface. The step portion 39 is provided to support the element collar portion 23 of the gas detection element 3.

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。   A threaded portion 41 for attaching the gas sensor 1 to the exhaust pipe is formed on the outer peripheral surface of the metal shell 13 on the tip side. On the rear end side of the threaded portion 41 of the metal shell 13, a hexagonal portion 43 is formed for engaging a mounting tool when the gas sensor 1 is attached to or detached from the exhaust pipe. Further, a tubular portion 45 is provided on the rear end side of the hexagonal portion 43 of the metal shell 13.

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。   The protector 15 is formed of a metal material (for example, SUS310S) and is a protection member that covers the tip side of the gas detection element 3. The protector 15 is fixed such that its rear end is sandwiched between the element flange portion 23 of the gas detection element 3 and the step portion 39 of the metal shell 13 via the packing 88.

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。   The packing 88 is made of a conductive material. Therefore, the collar electrode portion 28 of the gas detection element 3 is electrically connected to the metal shell 13 via the packing 88 and the protector 15.

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。   In the region of the gas detection element 3 on the rear end side of the element flange portion 23, between the metal shell 13 and the gas detection element 3, from the front end side to the rear end side, the ceramic powder 47 formed of talc and the alumina And the ceramic sleeve 49 formed by.

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。   Further, inside the rear end portion 51 of the tubular portion 45 of the metal shell 13, the metal ring 53 formed of a metal material (for example, SUS430) and the inner outer cylinder 17 formed of a metal material (for example, SUS304L) are provided. The tip portion 55 and are arranged. The tip portion 55 of the inner outer cylinder 17 is formed in a shape that expands radially outward. That is, by crimping the rear end portion 51 of the tubular portion 45, the front end portion 55 of the inner outer cylinder 17 is interposed between the rear end portion 51 of the tubular portion 45 and the ceramic sleeve 49 via the metal ring 53. And the inner outer cylinder 17 is fixed to the metal shell 13.

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。   Further, a cylindrical filter 57 made of a resin material (for example, PTFE) is arranged on the outer circumference of the inner outer cylinder 17, and an outer outer cylinder 19 made of, for example, SUS304L is arranged on the outer circumference of the filter 57. It is arranged. The filter 57 is permeable to air but can suppress the infiltration of water.

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。   Then, the crimp portion 19b of the outer outer cylinder 19 is crimped radially inward from the outer peripheral side, whereby the inner outer cylinder 17, the filter 57, and the outer outer cylinder 19 are integrally fixed. Further, the crimping portion 19h of the outer outer cylinder 19 is crimped radially inward from the outer peripheral side, whereby the inner outer cylinder 17 and the outer outer cylinder 19 are integrally fixed, and the lateral outer peripheral surface of the closing member 7 is formed. 98 will come into close contact with the inner surface of the inner outer cylinder 17.

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。   The inner outer cylinder 17 and the outer outer cylinder 19 are provided with vent holes 59 and 61, respectively, so that the inside and outside of the gas sensor 1 can be ventilated through the vent holes 59 and 61 and the filter 57. .

［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。 [1-2. Gas detection element]
The configuration of the gas detection element 3 will be described.
As described above, the gas detection element 3 includes the element body 21, the outer electrode 27, the collar electrode portion 28, the vertical lead portion 29, the inner electrode 30, and the protective layer 31.

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。 As shown in FIG. 3, at the tip portion 25 of the gas detection element 3, the outer electrode 27 and the inner electrode 30 are arranged so as to sandwich the element body 21.
The protective layer 31 is formed so as to cover the outer electrode 27. The protective layer 31 includes a low thermal conductivity layer 32 and a catalyst containing layer 33. In the protective layer 31, the low thermal conductivity layer 32 is arranged closer to the outer electrode 27 than the catalyst-containing layer 33.

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。   The element main body 21 includes the element collar portion 23, as described above. The element collar portion 23 includes a collar front end surface 23a, a collar outer peripheral surface 23b, and a collar rear end surface 23c as outer surfaces. The brim tip surface 23a is an outer surface of the outer surface of the element brim portion 23 that faces the tip end side in the axial direction. The flange outer peripheral surface 23 b is an outer surface formed outward in the circumferential direction on the outer surface of the element flange portion 23. The flange rear end surface 23c is an outer surface of the outer surface of the element flange portion 23 facing the rear end side in the axial direction.

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。 As shown in FIGS. 4, 5 and 6, a brim electrode portion 28 made of a conductive material (Pt or the like) is formed on a part of the brim tip surface 23 a of the device brim portion 23.
The brim tip surface 23a includes an electrode formation region 23a1 and an exposed region 23a2. The electrode forming region 23a1 is a region in which the flange electrode portion 28 is continuously formed over a region larger than 180 degrees in the circumferential direction of the flange tip surface 23a. The exposed region 23a2 is a region where the solid electrolyte body of the element collar portion 23 is exposed without the collar electrode portion 28 being formed.

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。   That is, the flange electrode portion 28 is formed on a part (specifically, the electrode forming region 23a1) of the flange tip surface 23a, not on the entire surface of the flange tip surface 23a. The electrode forming area 23a1 is provided as an area having a central angle CA in the circumferential direction of the brim tip surface 23a. The central angle CA of this embodiment is 185 degrees.

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。 The vertical lead portion 29 is formed such that the connection position with respect to the collar electrode portion 28 is the central position of the collar electrode portion 28 in the circumferential direction of the element collar portion 23.
Further, the outer surface of the element brim portion 23 on the rear end side of the brim tip surface 23a (in other words, the brim outer peripheral surface 23b and the brim rear end surface 23c) is in a form in which the brim electrode portion 28 is not formed.

［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（ＺｒＯ２）に安定化剤としてイットリア（Ｙ２Ｏ３）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。 [1-3. Method for manufacturing gas detection element]
A method of manufacturing the gas detection element 3 will be described.
First, as a powder of a solid electrolyte body that is a material of the element body 21, zirconia (ZrO 2 ) added with 5 mol% of yttria (Y 2 O 3 ) as a stabilizer (also referred to as “5YSZ”), Furthermore, the thing which added the alumina powder is prepared. The content of 5YSZ is 99.6 mass%, and the content of alumina powder is 0.4 mass%, when the total material powder of the element body 21 is 100 mass%. After pressing this powder, it is cut into a cylindrical shape to obtain an unsintered compact.

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。   Next, a slurry containing platinum (Pt) and zirconia is applied to the formation positions of the outer electrode 27, the flange electrode portion 28, the vertical lead portion 29, and the inner electrode 30 of the unsintered compact.

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。   At this time, as the slurry for forming the outer electrode 27, the collar electrode portion 28, and the vertical lead portion 29, one obtained by adding 15% by mass of monoclinic zirconia to platinum (Pt) is used. As the slurry for forming the inner electrode 30, 15% by mass of “99.6% by mass of 5YSZ / 0.4% by mass alumina mixed powder” (having the same composition as the element body 21) was added to platinum (Pt). Use the added one.

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。   Next, the unfired low thermal conductivity layer 32 is formed by applying a slurry that becomes the low thermal conductivity layer 32 after firing by a dipping method so as to cover the entire outer electrode 27 of the unsintered compact. This slurry was prepared by adding carbon as a pore-forming material (pore-forming material) to a mixed powder of 5YSZ / 0.4 mass% alumina. The ratio of the mixed powder of 5YSZ / 0.4 mass% alumina and carbon in the slurry is 87% by volume of the mixed powder of 5YSZ / 0.4 mass% alumina and 13% by volume of carbon.

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。 Next, the unsintered compact to which each of the above-mentioned slurries was applied was dried and then fired at 1350 ° C. for 1 hour.
Next, among the fired bodies obtained by firing the unsintered compact, by applying a slurry that becomes the catalyst-containing layer 33 after firing by the dipping method so as to cover the entire low thermal conductivity layer 32, The catalyst containing layer 33 for firing is formed. This slurry contains spinel powder and titania powder.

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。   Next, the catalyst-containing layer 33 was formed by subjecting the fired body coated with the above-mentioned slurry to a drying treatment, and then firing it at 1000 ° C. for 1 hour. After that, the portion of the fired body on which the catalyst-containing layer 33 is formed is immersed in an aqueous solution containing a noble metal (a chlorinated Pt acid solution + a nitric acid Pd solution + a nitric acid Rh solution), dried, and further heat-treated at 800 ° C. did.

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。 The gas detection element 3 is obtained by performing such a manufacturing process.
The gas detection element 3 manufactured in this manner constitutes a part of the gas sensor 1 by being assembled with the separator 5, the closing member 7, the terminal fitting 9, the lead wire 11, and the like.

［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。 [1-4. effect]
As described above, the gas detection element 3 included in the gas sensor 1 of the present embodiment includes the electrode forming region 23a1 and the exposed region 23a2 on the flange tip surface 23a. The amount of the conductive material (platinum) used for the collar electrode portion 28 can be reduced and the material cost of the collar electrode portion 28 can be reduced as compared with the configuration in which the portion 28 is provided.

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。   Further, since the gas detecting element 3 includes the electrode forming region 23a1 in which the collar electrode portion 28 is continuously formed over a region larger than 180 degrees in the circumferential direction of the collar tip surface 23a, the gas detecting element 3 is mainly formed with the collar electrode portion 28. It becomes easy to maintain the electrical connection state with the metal fitting 13 (specifically, the metal shell 13 via the packing 88 and the protector 15).

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。   Therefore, according to the gas detection element 3 of the present embodiment, it is possible to maintain the electrical connection state with the flange electrode connection portion such as the metal shell 13 while reducing the cost. The metal shell 13 can be electrically connected to an external device such as a gas detection device to form a part of a signal path for transmitting a detection signal to the external device.

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。   Further, the gas sensor 1 of the present embodiment is provided with the gas detection element 3, so that the collar electrode portion 28 and the metal shell 13 (specifically, the metal shell 13 via the packing 88 and the protector 15) while reducing the cost. The electrical connection state with can be maintained.

［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。 [1-5. Correspondence of wording]
Here, the correspondence between the words in this embodiment will be described.
The gas sensor 1 corresponds to an example of a gas sensor, the gas detection element 3 corresponds to an example of a gas detection element, the element body 21 corresponds to an example of a solid electrolyte body, the outer electrode 27 corresponds to an example of a measurement electrode, and the inner side. The electrode 30 corresponds to an example of a reference electrode, and the collar electrode portion 28 corresponds to an example of a collar electrode. The element flange portion 23 corresponds to an example of a flange portion, the flange tip surface 23a corresponds to an example of a flange tip surface, the electrode forming region 23a1 corresponds to an example of an electrode forming region, and the exposed region 23a2 is an example of an exposed region. Equivalent to. The step 39 of the metal shell 13 corresponds to an example of the rear end facing surface, and the packing 88 corresponds to an example of a flange electrode connecting portion.

［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。 [2. Second Embodiment]
[2-1. Second gas detection element]
As the second embodiment, the second gas detection element 103 including the two collar electrode portions 28 and 128 will be described.

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。   The second gas detection element 103 can be a part of the gas sensor 1 instead of the gas detection element 3 of the first embodiment. In the following description, the same components as those of the gas detection element 3 of the first embodiment in the second gas detection element 103 will be denoted by the same reference numerals.

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。   The second gas detection element 103 includes an element body 21, an outer electrode 27, a collar electrode portion 28, a vertical lead portion 29, an inner electrode 30, a protective layer 31, an auxiliary collar electrode portion 128, and an auxiliary vertical lead portion. 129 is provided.

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。   As shown in FIGS. 7, 8 and 9, in the second gas detection element 103, a collar electrode portion formed of a conductive material (Pt or the like) is provided on a part of the collar tip surface 23a of the element collar portion 23. 28 and an auxiliary brim electrode portion 128 are formed.

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。 The flange tip surface 23a includes one electrode forming region 23a1, one exposed region 23a2, and two auxiliary electrode regions 23a3.
The electrode forming region 23a1 is a region in which the flange electrode portion 28 is continuously formed over a region larger than 180 degrees in the circumferential direction of the flange tip surface 23a. The auxiliary electrode region 23a3 is a region in which the auxiliary collar electrode portion 128 is continuously formed over a region smaller than 120 degrees in the circumferential direction of the flange tip surface 23a. The two exposed regions 23a2 are regions where neither the collar electrode portion 28 nor the auxiliary collar electrode portion 128 is formed, and the solid electrolyte body of the element collar portion 23 is exposed.

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。   That is, the brim electrode portion 28 and the auxiliary brim electrode portion 128 are formed not on the entire surface of the brim tip surface 23a but on a part of the brim tip surface 23a (specifically, the electrode forming area 23a1 and the auxiliary electrode area 23a3). . The electrode forming region 23a1 is provided as a region having a first central angle CA1 in the circumferential direction of the flange tip surface 23a. The first central angle CA1 of this embodiment is 185 degrees. Further, the auxiliary electrode region 23a3 is provided as a region of the second central angle CA2 in the circumferential direction of the brim tip surface 23a. The second central angle CA2 of this embodiment is 60 degrees.

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。   The vertical lead portion 29 is formed such that the connection position with respect to the collar electrode portion 28 is the central position of the collar electrode portion 28 in the circumferential direction of the element collar portion 23. The auxiliary vertical lead portion 129 is formed such that the connection position with respect to the auxiliary flange electrode portion 128 is the center position of the auxiliary flange electrode portion 128 in the circumferential direction of the element flange portion 23.

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。   Further, the outer surface of the element brim portion 23 on the rear end side of the brim tip surface 23a (in other words, the brim outer peripheral surface 23b and the brim rear end surface 23c) has both the brim electrode portion 28 and the auxiliary brim electrode portion 128. It is a form that has not been formed.

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。   The method of manufacturing the second gas detection element 103 is the same as the method of manufacturing the gas detection element 3 described above, in the step of applying the slurry containing platinum (Pt) and zirconia to the unsintered compact, This can be realized by adding the work of applying the slurry to the formation positions of the 128 and the auxiliary vertical lead portion 129.

［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。 [2-2. effect]
As described above, the second gas detecting element 103 includes the auxiliary electrode region 23a3 in addition to the electrode forming region 23a1 on the front end face 23a of the flange, so that the flange electrode (the flange electrode portion 28 and the auxiliary flange electrode portion 128). It is possible to improve the contact state between the flange electrode connecting portion (for example, the metal shell 13) and the flange electrode connecting portion.

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。   Further, the second gas detection element 103 includes the electrode forming area 23a1 and the exposed area 23a2 on the brim tip surface 23a, like the gas detection element 3 of the first embodiment. The same effect as that of No. 3 can be obtained.

［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。 [2-3. Correspondence of wording]
Here, the correspondence between the words in this embodiment will be described.
The second gas detection element 103 corresponds to an example of a gas detection element, the collar electrode portion 28 and the auxiliary collar electrode portion 128 correspond to an example of a collar electrode, and the electrode formation region 23a1 corresponds to an example of an electrode formation region and is exposed. The region 23a2 corresponds to an example of an exposed region, and the auxiliary electrode region 23a3 corresponds to an example of an auxiliary electrode region.

［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。 [3. Other Embodiments]
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and can be implemented in various aspects without departing from the scope of the present disclosure.

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。   In the above-described embodiment, various numerical values (such as the central angle CA of the electrode forming area 23a1, the first central angle CA1 and the second central angle CA2 of the auxiliary electrode area 23a3) in the gas detection element are specified, but these various numerical values are specified. Is not limited to the above numerical values, and can take any value as long as it is within the technical scope of the present disclosure. For example, the central angle CA and the first central angle CA1 of the electrode formation region 23a1 may be set to any size as long as they are in a range larger than 180 degrees and the exposed region 23a2 is secured. .

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。 Further, in the second embodiment, the second gas detection element 103 having the configuration in which one auxiliary brim electrode portion 128 is provided has been described, but the number of the auxiliary brim electrode portions may be two or more.
Further, in the above-described embodiment, the collar electrode portion 28 is not formed on the outer surface (the collar outer peripheral surface 23b and the collar rear end surface 23c) of the element collar portion 23 on the rear end side of the collar front end surface 23a. However, the configuration is not limited to this. For example, as in the third gas detection element 203 shown in FIG. 10, the outer peripheral flange electrode 28a is formed on the outer peripheral surface 23b of the element flange portion 23, and the outer peripheral flange electrode 28a is formed. The length in the circumferential direction of the region may be shorter than the length in the circumferential direction of the electrode forming region 23a1 of the flange tip surface 23a (in other words, the forming region of the flange electrode portion 28).

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。   Next, in the above-described embodiment, the heaterless gas sensor is described as the gas sensor, but the gas sensor to which the present disclosure is applied may be a gas sensor with a heater including a heater for heating the gas detection element. Since such a gas sensor can efficiently utilize the heat from the exhaust gas for activating the gas detection element in addition to the heating by the heater, the gas can be detected even in a low temperature (300 ° C. or lower) environment. The heater may be, for example, a rod-shaped heater that is formed in a rod shape and comes into contact with the inner surface of the cylinder of the bottomed tubular gas detection element.

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。   Further, the function of one constituent element in the above embodiment may be distributed as a plurality of constituent elements, or the functions of a plurality of constituent elements may be integrated into one constituent element. Moreover, you may omit a part of structure of the said embodiment. Further, at least a part of the configuration of the above-described embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other above-described embodiment. It should be noted that all aspects included in the technical idea specified by the wording recited in the claims are embodiments of the present disclosure.

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。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas sensor, 3 ... Gas detection element, 13 ... Metal shell, 15 ... Protector, 21 ... Element body, 23 ... Element collar part, 23a ... Collar tip surface, 23a1 ... Electrode formation area, 23a2 ... Exposed area, 23a3 ... Auxiliary Electrode region, 23b ... Brim outer peripheral surface, 23c ... Brim rear end surface, 27 ... Outer electrode, 28 ... Brim electrode portion, 29 ... Vertical lead portion, 30 ... Inner electrode, 31 ... Protective layer, 39 ... Step portion, 88 ... Packing , 103 ... Second gas detecting element, 128 ... Auxiliary collar electrode portion, 129 ... Auxiliary vertical lead portion.

Claims (3)

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。 A solid electrolyte body having a flange portion formed outwardly from the outer peripheral surface of the bottomed tubular shape and extending circumferentially while being formed in a bottomed tubular shape in which the front end in the axial direction is closed and the rear end is opened,
An inner electrode provided on the inner surface of the bottomed tubular shape of the solid electrolyte body,
Of the solid electrolyte body, the outer electrode provided on the outer peripheral surface of the bottomed tubular shape and on the tip side of the flange portion,
A collar electrode provided on the collar portion and electrically connected to the outer electrode,
A gas detection element for detecting a specific gas contained in a measurement target gas, comprising:
The collar portion has a collar tip surface facing the tip side in the axial direction on the outer surface,
The tip end surface of the collar is an electrode formation area where the collar electrode is continuously formed over an area larger than 180 degrees in the circumferential direction, and an exposed area where the solid electrolyte body is exposed without forming the collar electrode. And
The outer surface of the collar portion on the rear end side of the collar tip surface is in a form in which the collar electrode is not formed, or the length in the circumferential direction of the region in which the collar electrode is formed is the electrode forming region. Is shorter than the length in the circumferential direction of
Gas detection element. 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。 The brim tip surface is provided with an auxiliary electrode region in which the brim electrode is formed, separately from the electrode forming region.
The gas detection element according to claim 1. 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。 A gas sensor having a gas detection element for detecting a specific gas contained in a measurement target gas,
The gas detection element is the gas detection element according to claim 1 or 2,
The gas sensor has a ring-shaped or ring-shaped part of the rear end facing surface that faces the front end surface of the flange, and a flange electrode connecting portion that abuts the flange electrode and is electrically connected to the rear end facing surface. Prepare,
Gas sensor.
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