(57)【要約】      （修正有）【課題】軸線方向に離間し、かつ幅方向に少なくとも一部が重なる電極パッド間の絶縁信頼性が高いガスセンサを提供する。【解決手段】後端側の板面１００ｓに軸線Ｏ方向に離間して２以上の電極パッド８１、８２を有するセンサ素子１００Ａと、電極パッドに接続する端子金具１１１、を備えたガスセンサにおいて、電極パッドは幅方向に少なくとも一部が重なり、端子金具は電極パッドに接点接続部１１１ｐにて弾性的に接続する折り返し部１１１ａｆを有し、先端側の端子金具１１１を幅方向から見たとき、接点接続部と折り返し部の先端との間の輪郭を第１輪郭Ｃ１とし、先端側の電極パッド８１の後端側と板面とで形成され、電極パッドの後端側の角部８１ｃを含む輪郭を第２輪郭Ｃ２とし、角部に接するようにして先端側の端子金具を平行移動させたとき、第２輪郭の少なくとも一部が第１輪郭よりも板面側に存在する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる板状をなし、後端側の板面に前記軸線方向に離間して２以上の電極パッドを有するセンサ素子と、
前記電極パッドにそれぞれ電気的に接続する２以上の端子金具と、を備えたガスセンサにおいて、
前記軸線方向に隣接する２つの前記電極パッドは、前記軸線方向に垂直な幅方向に少なくとも一部が重なり、
前記端子金具は先端から後端側へ向かって折り返され、前記電極パッドに接点接続部にて弾性的に接続する折り返し部を有し、
前記軸線方向に隣接する２つの前記電極パッドのうち先端側の電極パッドと接する先端側の前記端子金具を前記幅方向から見たとき、前記接点接続部と前記折り返し部の先端との間の輪郭を第１輪郭とし、前記先端側の電極パッドの後端側と前記板面とで形成され、前記電極パッドの後端側の角部を含む輪郭を第２輪郭とし、
前記角部に接するようにして前記先端側の端子金具を平行移動させたとき、前記第１輪郭が前記角部のどの位置に接しても、前記第２輪郭の少なくとも一部が前記第１輪郭よりも前記板面側に存在することを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記軸線方向に隣接する２つの前記電極パッドの間に、前記板面よりも突出するセラミック製の凸部が設けられ、前記第２輪郭は前記凸部を含んでなる請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記軸線方向に隣接する２つの前記電極パッドの間に、前記板面よりも凹む凹部が設けられ、前記第２輪郭は前記凹部を含んでなる請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記センサ素子は、被測定ガス中のそれぞれ異なるガス成分を検知する２以上のセンサ部を有するマルチセンサ素子部である請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記センサ素子の前記板面の少なくとも片面に、前記電極パッドが前記軸線方向に２つ、前記幅方向に２つ配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定ガスに含まれる特定成分のガス濃度の測定に用いられるガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する技術として、尿素ＳＣＲ（選択触媒還元）システムが注目されている。尿素ＳＣＲシステムは、アンモニア（ＮＨ３）と窒素酸化物（ＮＯｘ）とを化学反応させて、窒素酸化物を窒素（Ｎ２）に還元することにより、排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化するシステムである。
【０００３】
この尿素ＳＣＲシステムでは、窒素酸化物に対して供給されるアンモニアの量が過剰になると、未反応のアンモニアが排気ガスに含まれたまま外部に放出されるおそれがあった。このようなアンモニアの放出を抑制するために、排気ガスに含まれるアンモニアの濃度を測定するセンサ素子を含む複数種類のガス濃度を測定可能なマルチガスセンサが尿素ＳＣＲシステムに用いられている（例えば、特許文献１参照）。
また、それぞれＮＯｘ濃度と、空燃比を測定する２以上のセルを有する複合センサ素子が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
そして、これらのセンサ素子を外部回路と電気的に接続するため、センサ素子の後端部に配置した電極パッドに端子金具を弾性的に接続し、端子金具からリード線を外部に引き出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２１９３１号公報
【特許文献２】特開２００３−１４９２０２号公報（図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記したマルチ（複合）ガスセンサの場合、複数のセンサ部（セル）を１つのセンサ素子に設けているため、各センサ部の電極パッドの個数が増え（例えば合計８個）、これら電極パッドを互いに離間してセンサ素子の後端部に配置することが困難になってくる。そこで、例えば特許文献２記載の複合センサ素子では、素子の長手方向に離間して２段の電極パッドを配置すると共に、素子の幅方向に各段の電極パッドを千鳥足状にずらして配置し、長手方向と幅方向のいずれにも各電極パッドが重ならないようにしている。
【０００６】
一方、図１０に示すように、センサ素子１０００を小型化すると、素子の幅方向の寸法も小さくなるので、各段の電極パッド１２０２、１２０４を幅方向に重ねて配置せざるを得なくなる。
しかしながら、この場合、先端側の電極パッド１２０４に後端側から端子金具１１００を接続する際、後端側の電極パッド１２０２に端子金具１１００の折り返し部１１０２が引っ掛かり、端子金具１１００や電極パッド１２０２が擦れてその導電材料が電極パッド１２０２、１２０４の間に付着して導電部ＳＣを形成するおそれがある。このようにして導電部ＳＣを介して電極パッド１２０２、１２０４が短絡すると、センサ素子１０００からのガス濃度の検出信号を正確に出力できなくなったり、ショートするという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、軸線方向に離間し、かつ幅方向に少なくとも一部が重なる電極パッド間の絶縁信頼性が高く、ガス濃度の測定精度及び安全性に優れたガスセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、軸線方向に延びる板状をなし、後端側の板面に前記軸線方向に離間して２以上の電極パッドを有するセンサ素子と、前記電極パッドにそれぞれ電気的に接続する２以上の端子金具と、を備えたガスセンサにおいて、前記軸線方向に隣接する２つの前記電極パッドは、前記軸線方向に垂直な幅方向に少なくとも一部が重なり、前記端子金具は先端から後端側へ向かって折り返され、前記電極パッドに接点接続部にて弾性的に接続する折り返し部を有し、前記軸線方向に隣接する２つの前記電極パッドのうち先端側の電極パッドと接する先端側の前記端子金具を前記幅方向から見たとき、前記接点接続部と前記折り返し部の先端との間の輪郭を第１輪郭とし、前記先端側の電極パッドの後端側と前記板面とで形成され、前記電極パッドの後端側の角部を含む輪郭を第２輪郭とし、前記角部に接するようにして前記先端側の端子金具を平行移動させたとき、前記第１輪郭が前記角部のどの位置に接しても、前記第２輪郭の少なくとも一部が前記第１輪郭よりも前記板面側に存在することを特徴とする。
【０００９】
このガスセンサによれば、第１輪郭が角部のどの位置に接しても第２輪郭の少なくとも一部が第１輪郭よりも板面側に存在する、つまり、第１輪郭と第２輪郭の間に隙間が形成される。このようにすると、仮に後端側の電極パッドに端子金具の折り返し部が引っ掛かり、端子金や電極パッドが擦れてその導電材料が軸線方向に離間する電極パッドの間に付着して導電部を形成しても、隙間には端子金具が接触しないので導電部は隙間には到達しない。その結果、両電極パッドの間で導電部は分断され、電極パッドの間が短絡することが防止される。
このため、センサ素子からのガス濃度の検出信号を正確に出力し、ショートを抑制できる。ひいては、軸線方向に離間する電極間の絶縁信頼性が高く、ガス濃度の測定精度及び安全性を向上することができる。
【００１０】
本発明のガスセンサにおいて、前記軸線方向に隣接する２つの前記電極パッドの間に、前記板面よりも突出するセラミック製の凸部が設けられ、前記第２輪郭は前記凸部を含んでいてもよい。
このガスセンサによれば、凸部によって第１輪郭を第２輪郭からさらに遠ざけることができ、凸部１と電極パッドで挟まれた部位に隙間を確実に形成して電極の間の短絡をより一層防止できる。
【００１１】
本発明のガスセンサにおいて、前記軸線方向に隣接する２つの前記電極パッドの間に、前記板面よりも凹む凹部が設けられ、前記第２輪郭は前記凹部を含んでなってもよい。
このガスセンサによれば、凹部によって第１輪郭を第２輪郭からさらに遠ざけることができ、凹部と電極パッドで挟まれた部位に隙間を確実に形成して電極パッドの間の短絡をより一層防止できる。
【００１２】
本発明のガスセンサにおいて、前記センサ素子は、被測定ガス中のそれぞれ異なるガス成分を検知する２以上のセンサ部を有するマルチセンサ素子部であってもよい。
このガスセンサによれば、各電極パッドが軸線方向により近接するので、電極パッドの間の短絡を防止する本発明がさらに有効となる。
【００１３】
本発明のガスセンサにおいて、前記センサ素子の前記板面の少なくとも片面に、前記電極パッドが前記軸線方向に２つ、前記幅方向に２つ配置されていてもよい。
このガスセンサによれば、少なくとも片面に４つ存在する各電極パッドが軸線方向により近接するので、電極パッドの間の短絡を防止する本発明がさらに有効となる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、軸線方向に離間し、かつ幅方向に少なくとも一部が重なる電極パッド間の絶縁信頼性が高く、ガス濃度の測定精度及び安全性に優れたガスセンサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るマルチガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。
【図２】マルチガスセンサ及びガスセンサ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第１アンモニアセンサ部及び第２アンモニアセンサ部の幅方向に沿う断面図である。
【図４】マルチセンサ素子部の後端部の厚み方向から見た図である。
【図５】マルチセンサ素子部の後端部の幅方向から見た図である。
【図６】マルチセンサ素子部の後端部の幅方向から見たときに端子金具の第１輪郭を平行移動させた状態を示す図である。
【図７】端子金具や電極パッドの導電材料が電極パッド間に付着して導電部を形成した状態を示す図である。
【図８】軸線方向に隣接する２つの電極パッドの間に凸部を設けたとき、マルチセンサ素子部の後端部の幅方向から見た第１輪郭と第１輪郭の位置関係を示す図である。
【図９】軸線方向に隣接する２つの電極パッドの間に凹部を設けたとき、マルチセンサ素子部の後端部の幅方向から見た第１輪郭と第１輪郭の位置関係を示す図である。
【図１０】従来のガスセンサにおいて、軸線方向に離間し、かつ幅方向に重なる電極パッドの間が短絡した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１〜図３を参照し、本発明の実施形態に係るマルチガスセンサについて説明する。図１は、マルチガスセンサの軸線Ｏ方向（長手方向）に沿う断面図、図２はマルチガスセンサ装置の構成を説明するブロック図、図３は第１アンモニアセンサ部及び第２アンモニアセンサ部の構成を示す幅方向に沿う断面図である。
本実施形態のマルチガスセンサ２００Ａ及びこれを備えたマルチガスセンサ装置４００は、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス（被測定ガス）に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する尿素ＳＣＲシステムに用いられるものである。より具体的には、排気ガスに含まれるＮＯｘと、アンモニア（尿素）とを反応させた後の排気ガスに含まれる一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）およびアンモニアの濃度を測定するものである。
なお、本実施形態のマルチガスセンサ２００Ａ（マルチガスセンサ装置４００）が適用されるエンジンは、上述のディーゼルエンジンであってもよいし、ガソリンエンジンにも適用することができ、特にエンジンの形式を限定するものではない。
【００１７】
図１に示すように、マルチガスセンサ２００Ａは、アンモニア濃度及びＮＯｘ濃度を検出するマルチセンサ素子部１００Ａを組み付けたアッセンブリである。マルチガスセンサ２００Ａは、軸線方向に延びる板状のマルチセンサ素子部１００Ａと、排気管に固定されるためのねじ部１３９が外表面に形成された筒状の主体金具１３８と、マルチセンサ素子部１００Ａの径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ１０６と、軸線方向に貫通するコンタクト挿通孔１６８の内壁面がマルチセンサ素子部１００Ａの後端部の周囲を取り囲む状態で配置される絶縁コンタクト部材１６６と、マルチセンサ素子部１００Ａと絶縁コンタクト部１６６との間に配置される複数個（図１では２つのみ図示）の端子金具１１０と、を備えている。
なお、マルチガスセンサ２００Ａ、マルチセンサ素子部１００Ａがそれぞれ特許請求の範囲の「ガスセンサ」、「センサ素子」に相当する。
【００１８】
主体金具１３８は、軸線Ｏ方向に貫通する貫通孔１５４を有し、貫通孔１５４の径方向内側に突出する棚部１５２を有する略筒状形状に構成されている。また、主体金具１３８は、マルチセンサ素子部１００Ａの先端側を貫通孔１５４の先端側外部に配置し、複数の電極パッド８０（図４参照）を貫通孔１５４の後端側外部に配置する状態で、マルチセンサ素子部１００Ａを貫通孔１５４に保持している。さらに、棚部１５２は、軸線方向に垂直な平面に対して傾きを有する内向きのテーパ面として形成されている。
なお、なお、簡略化のため、図１ではマルチセンサ素子部１００Ａの表面と裏面の電極パッドを符号８０で代表させたが、図４に示すように、電極パッド８０は、後述するＮＯｘセンサ部３０Ａや、第１及び第２アンモニアセンサ部４２ｘ、４２ｙが有する電極等の数に応じて、複数個形成されている。
【００１９】
なお、主体金具１３８の貫通孔１５４の内部には、マルチセンサ素子部１００Ａの径方向周囲を取り囲む状態で環状形状のセラミックホルダ１５１、粉末充填層１５３（以下、滑石リング１５３ともいう）、および上述のセラミックスリーブ１０６がこの順に先端側から後端側にかけて積層されている。また、セラミックスリーブ１０６と主体金具１３８の後端部１４０との間には、加締めパッキン１５７が配置されており、セラミックホルダ１５１と主体金具１３８の棚部１５２との間には、滑石リング１５３やセラミックホルダ１５１を保持するための金属ホルダ（図示せず）が配置されている。なお、主体金具１３８の後端部１４０は、加締めパッキン１５７を介してセラミックスリーブ１０６を先端側に押し付けるように、加締められている。
【００２０】
一方、主体金具１３８の先端側（図１における下方）外周には、マルチセンサ素子部１００Ａの突出部分を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製（例えば、ステンレスなど）二重の外部プロテクタ１４２および内部プロテクタ１４３が、溶接等によって取り付けられている。
【００２１】
そして、主体金具１３８の後端側外周には、外筒１４４が固定されている。また、外筒１４４の後端側（図１における上方）の開口部には、マルチセンサ素子部１００Ａの電極パッド８０とそれぞれ電気的に接続される複数本のリード線１４６（図１では４本のみ）が挿通されるリード線挿通孔１６１が形成されたグロメット１５０、及び第２絶縁コンタクト部１７０が後端側からこの順に配置されている。
【００２２】
また、主体金具１３８の後端部１４０より突出されたマルチセンサ素子部１００Ａの後端側（図１における上方）には、絶縁コンタクト部材１６６が配置される。なお、この絶縁コンタクト部材１６６は、マルチセンサ素子部１００Ａの後端側の表裏面に形成される電極パッド８０の周囲に配置される。この絶縁コンタクト部材１６６は、軸線方向に貫通するコンタクト挿通孔１６８を有する筒状形状に形成されると共に、外表面から径方向外側に突出する鍔部１６７が備えられている。絶縁コンタクト部材１６６は、鍔部１６７が保持部材１６９を介して外筒１４４に当接することで、外筒１４４の内部に配置される。そして、絶縁コンタクト部材１６６側の端子金具１１０と、マルチセンサ素子部１００Ａの電極パッド８０とが電気的に接続され、リード線１４６により外部と導通するようになっている。
【００２３】
図２は、本発明の実施形態に係るマルチガスセンサ装置４００の構成を示すブロック図である。なお、図２では説明の便宜のため、マルチガスセンサ２００Ａ内に収容されたマルチセンサ素子部１００Ａの軸線Ｏ方向に沿う断面のみを表示している。
マルチガスセンサ装置４００は、制御装置（コントロ−ラ）３００、及びこれに接続されるマルチガスセンサ２００Ａ（マルチセンサ素子部１００Ａ）を備えている。制御装置３００は図示しない内燃機関（エンジン）を備える車両に搭載され、制御装置３００はＥＣＵ２２０に電気的に接続されている。なお、マルチガスセンサ２００Ａから伸びるリード線１４６の端はコネクタに接続され、このコネクタを制御装置３００側のコネクタに電気的に接続するようになっている。
【００２４】
次に、マルチセンサ素子部１００Ａの構成について説明する。マルチセンサ素子部１００Ａは、公知のＮＯｘセンサと同様な構成を有するＮＯｘセンサ部３０Ａと、２つのアンモニアセンサ部である第１アンモニアセンサ部４２ｘ及び第２アンモニアセンサ部４２ｙとを備え、詳しくは後述するように第１アンモニアセンサ部４２ｘ及び第２アンモニアセンサ部４２ｙはＮＯｘセンサ部３０Ａの外表面に形成されている。
【００２５】
まず、ＮＯｘセンサ部３０Ａは、絶縁層２３ｅ、第１固体電解質体２ａ、絶縁層２３ｄ、第３固体電解質体６ａ、絶縁層２３ｃ、第２固体電解質体４ａ、及び絶縁層２３ｂ、２３ａをこの順に積層した構造を有する。第１固体電解質体２ａと第３固体電解質体６ａとの層間に第１測定室Ｓ１が画成され、第１測定室Ｓ１の左端（入口）に配置された第１拡散抵抗体８ａを介して外部から排気ガスが導入される。なお、第１拡散抵抗体８ａの外側には多孔質からなる保護層９が配置されている。
第１測定室Ｓ１のうち入口と反対端には第２拡散抵抗体８ｂが配置され、第２拡散抵抗体８ｂを介して第１測定室Ｓ１の右側には、第１測定室Ｓ１と連通する第２測定室（本発明の「ＮＯｘ測定室」に相当）Ｓ２が画成されている。第２測定室Ｓ２は、第３固体電解質体６ａを貫通して第１固体電解質体２ａと第２固体電解質体４ａとの層間に形成されている。
【００２６】
絶縁層２３ｂ、２３ａの間にはマルチセンサ素子部１００Ａの軸線Ｏ方向に沿って延びる長尺板状の発熱抵抗体２１が埋設されている。発熱抵抗体２１は、軸線Ｏ方向の先端側に発熱部が設けられると共に、該発熱部から軸線方向の後端側に向かって一対のリード部が設けられている。このヒータはガスセンサを活性温度に昇温し、固体電解質体の酸素イオンの伝導性を高めて動作を安定化させるために用いられる。
【００２７】
第１ポンピングセル２は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアを主体とする第１固体電解質体２ａと、これを挟持するように配置された内側第１ポンピング電極２ｂ及び対極となる外側第１ポンピング電極２ｃとを備え、内側第１ポンピング電極２ｂは第１測定室Ｓ１に面している。内側第１ポンピング電極２ｂ及び外側第１ポンピング電極２ｃはいずれも白金を主体とし、内側第１ポンピング電極２ｂの表面は多孔質体からなる保護層１１で覆われている。
又、外側第１ポンピング電極２ｃの上面に相当する絶縁層２３ｅはくり抜かれて多孔質体１３が充填され、外側第１ポンピング電極２ｃと外部とを連通させてガス（酸素）の出入を可能としている。
【００２８】
酸素濃度検出セル６は、ジルコニアを主体とする第３固体電解質体６ａと、これを挟持するように配置された検知電極６ｂ及び基準電極６ｃとを備え、検知電極６ｂは内側第１ポンピング電極２ｂより下流側で第１測定室Ｓ１に面している。検知電極６ｂ及び基準電極６ｃはいずれも白金を主体としている。
なお、絶縁層２３ｃは、第３固体電解質体６ａに接する基準電極６ｃが内部に配置されるように切り抜かれ、その切り抜き部には多孔質体が充填されて基準酸素室１５を形成している。そして、酸素濃度検出セル６にＩｃｐ供給回路５４を用いて予め微弱な一定値の電流を流すことにより、酸素を第１測定室Ｓ１から基準酸素室１５内に送り込み、酸素基準とする。
【００２９】
第２ポンピングセル４は、ジルコニアを主体とする第２固体電解質体４ａと、第２固体電解質体４ａのうち第２測定室Ｓ２に面した表面に配置された内側第２ポンピング電極４ｂ及び対極となる第２ポンピング対電極４ｃとを備えている。内側第２ポンピング電極４ｂ及び第２ポンピング対電極４ｃはいずれも白金を主体としている。
なお、第２ポンピング対電極４ｃは、第２固体電解質体４ａ上における絶縁層２３ｃの切り抜き部に配置され、基準電極６ｃに対向して基準酸素室１５に面している。
そして、内側第１ポンピング電極２ｂ、検知電極６ｂ、内側第２ポンピング電極４ｂはそれぞれ基準電位に接続されている。
【００３０】
次に、２つのアンモニアセンサ部（セル）である第１アンモニアセンサ部４２ｘ及び第２アンモニアセンサ部４２ｙについて説明する。
図３に示すように、マルチセンサ素子部１００Ａは、それぞれ幅方向に離間する第１アンモニアセンサ部４２ｘ及び第２アンモニアセンサ部４２ｙを有している。
【００３１】
第１アンモニアセンサ部４２ｘ及び第２アンモニアセンサ部４２ｙは、ＮＯｘセンサ部３０Ａの外表面（下面）をなす絶縁層２３ａ上に形成されている。より詳しくは、第１アンモニアセンサ部４２ｘは、絶縁層２３ａ上に第１基準電極４２ａｘが形成され、第１基準電極４２ａｘの表面に第１固体電解質体４２ｄｘが形成されている。さらに、第１固体電解質体４２ｄｘの表面に第１検知電極４２ｂｘが形成されている。そして、第１基準電極４２ａｘ及び第１検知電極４２ｂｘの間の起電力変化によって被測定ガス中のアンモニア濃度を検出するようになっている。
同様に、第２アンモニアセンサ部４２ｙは、絶縁層２３ａ上に第２基準電極４２ａｙが形成され、第２基準電極４２ａｙの表面に第２固体電解質体４２ｄｙが形成されている。さらに、第２固体電解質体４２ｄｙの表面に第２検知電極４２ｂｙが形成されている。
【００３２】
第１検知電極４２ｂｘ及び第２検知電極４２ｂｙとしては、Ａｕを主成分（例えば７０質量％以上）含有し、ＰｔやＰｄを含有する材料から形成することができる。第１基準電極４２ａｘ及び第２基準電極４２ａｙとしては、Ｐｔ単体であるか、Ｐｔを主成分（例えば７０質量％以上）含有する材料から形成することができる。第１検知電極４２ｂｘ及び第２検知電極４２ｂｙはアンモニアガスが電極表面では燃焼し難い電極である。アンモニアは、以下に述べる３相界面で酸素イオンと反応（電極反応）し、アンモニアの濃度を検出する。
第１固体電解質体４２ｄｘ、第２固体電解質体４２ｄｙは、例えば部分安定化ジルコニア（ＹＳＺ）で構成されている。
【００３３】
さらに、第１アンモニアセンサ部４２ｘ及び第２アンモニアセンサ部４２ｙは、多孔質からなる保護層２３ｇによって一体に覆われている。
保護層２３ｇは、第１検知電極４２ｂｘ及び第２検知電極４２ｂｙへの被毒物質の付着を防止すると共に、外部から第１アンモニアセンサ部４２ｘ及び第２アンモニアセンサ部４２ｙに流入する被測定ガスの拡散速度を調整するものである。
なお、保護層２３ｇを設けることなく第１アンモニアセンサ部４２ｘ及び第２アンモニアセンサ部４２ｙなどを露出させてもよく、特に限定するものではない。
【００３４】
次に、図２に戻り、制御装置３００の構成の一例について説明する。制御装置３００は、回路基板上に（アナログ）制御回路５９とマイクロコンピュータ（マイコン）６０とを備えている。マイクロコンピュータ６０は制御装置３００全体を制御し、ＣＰＵ（中央演算処理装置）６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、信号入出力部６４、Ａ／Ｄコンバータ６５、及び図示しないクロックを備え、ＲＯＭ等に予め格納されたプログラムがＣＰＵにより実行される。
制御回路５９は、詳しくは後述する基準電圧比較回路５１、Ｉｐ１ドライブ回路５２、Ｖｓ検出回路５３、Ｉｃｐ供給回路５４、Ｉｐ２検出回路５５、Ｖｐ２印加回路５６、ヒータ駆動回路５７、それぞれ第１アンモニアセンサ部４２ｘ及び第２アンモニアセンサ部４２ｙの起電力を検出する第１起電力検出回路５８ａ及び第２起電力検出回路５８ｂを備える。
制御回路５９は、ＮＯｘセンサ部３０Ａを制御し、ＮＯｘセンサ部３０Ａに流れる第１ポンピング電流Ｉｐ１、第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出してマイクロコンピュータ６０に出力する。
第１起電力検出回路５８ａ及び第２起電力検出回路５８ｂは、第１アンモニアセンサ部４２ｘ及び第２アンモニアセンサ部４２ｙの各電極間のアンモニア濃度出力（起電力）を検出してマイクロコンピュータ６０に出力する。
【００３５】
詳細には、ＮＯｘセンサ部３０Ａの外側第１ポンピング電極２ｃはＩｐ１ドライブ回路５２に接続され、基準電極６ｃはＶｓ検出回路５３及びＩｃｐ供給回路５４に並列に接続されている。又、第２ポンピング対電極４ｃはＩｐ２検出回路５５及びＶｐ２印加回路５６に並列に接続されている。ヒータ回路５７はヒータ(具体的には発熱抵抗体２１)に接続されている。
又、第１アンモニアセンサ部４２ｘの一対の電極４２ａｘ、４２ｂｘがそれぞれ第１起電力検出回路５８ａに接続されている。同様に、第２アンモニアセンサ部４２ｙの一対の電極４２ａｙ、４２ｂｙがそれぞれ第２起電力検出回路５８ｂに接続されている。
【００３６】
各回路５１〜５７は、以下のような機能を有する。
Ｉｐ１ドライブ回路５２は、内側第１ポンピング電極２ｂ及び外側第１ポンピング電極２ｃの間に第１ポンピング電流Ｉｐ１を供給しつつ、その際の第１ポンピング電流Ｉｐ１を検出する。
Ｖｓ検出回路５３は、検知電極６ｂ及び基準電極６ｃの間の電圧Ｖｓを検出し、検出結果を基準電圧比較回路５１に出力する。
基準電圧比較回路５１は、基準電圧（例えば、４２５ｍＶ）とＶｓ検出回路５３の出力（電圧Ｖｓ）とを比較し、比較結果をＩｐ１ドライブ回路５２に出力する。そして、Ｉｐ１ドライブ回路５２は、電圧Ｖｓが上記基準電圧に等しくなるようにＩｐ１電流の流れる向き及び大きさを制御し、第１測定室Ｓ１内の酸素濃度をＮＯｘが分解しない程度の所定値に調整する。
Ｉｃｐ供給回路５４は、検知電極６ｂ及び基準電極６ｃの間に微弱な電流Ｉｃｐを流し、酸素を第１測定室Ｓ１から基準酸素室１５内に送り込み、基準電極６ｃを基準となる所定の酸素濃度に晒させる。
Ｖｐ２印加回路５６は、内側第２ポンピング電極４ｂ及び第２ポンピング対電極４ｃの間に、被測定ガス中のＮＯｘガスが酸素とＮ２ガスに分解する程度の一定電圧Ｖｐ２（例えば、４５０ｍＶ）を印加し、ＮＯｘを窒素と酸素に分解する。
【００３７】
Ｉｐ２検出回路５５は、ＮＯｘの分解により生じた酸素が第２測定室Ｓ２から第２固体電解質体４ａを介して第２ポンピング対電極４ｃ側に汲み出される際に、第２ポンピングセル４に流れる第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出する。
この際、第２ポンピング電流Ｉｐ２とＮＯｘ濃度の間には直線関係があるため、Ｉｐ２検出回路５５が第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出することにより、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出することができる。
【００３８】
又、第１起電力検出回路５８ａが一対の電極４２ａｘ、４２ｂｘ間のアンモニア濃度出力（起電力）を検出し、第２起電力検出回路５８ｂが一対の電極４２ａｙ、４２ｂｙ間のアンモニア濃度出力（起電力）を検出することにより、後述するように被測定ガス中のアンモニア濃度を検出することができる。
第１アンモニアセンサ部４２ｘ、第２アンモニアセンサ部４２ｙの２つのアンモニアセンサ部を設けた理由は以下のとおりである。すなわち、アンモニアセンサ部は、アンモニアだけでなく、ＮＯ２をも検出してしまうので、被検出ガス中にアンモニア以外のＮＯ２ガスが含まれているとアンモニアの検出精度が低下する。そこで、アンモニアに対する感度とＮＯｘに対する感度との比がそれぞれ異なるアンモニアセンサ部を２つ設けると、アンモニアガスとＮＯ２ガスの２つの未知濃度に対し、２つのアンモニアセンサ部から別々の感度による値を検出するので、アンモニアガスとＮＯ２の濃度を算出できることになる。
【００３９】
次に、図４〜図７を参照し、本発明のマルチガスセンサの特徴部分について説明する。図４はマルチセンサ素子部１００Ａの後端部の厚み方向から見た図、図５はマルチセンサ素子部１００Ａの後端部の幅方向から見た図、図６はマルチセンサ素子部１００Ａの後端部の幅方向から見たときに端子金具１１０の第１輪郭Ｃ１を平行移動させた状態を示す図、図７は端子金具１１１や電極パッド８２の導電材料が電極パッド８２、８１の間に付着して導電部ＳＣを形成した状態を示す図である。
【００４０】
図４、図５に示すように、マルチセンサ素子部１００Ａの後端側の表裏の板面１００ｓのそれぞれに、軸線Ｏ方向に離間して４つの電極パッド８１、８２を有する。このうち、先端側の電極パッド８１と、後端側の電極パッド８２とは軸線Ｏ方向に隣接すると共に、軸線Ｏ方向に垂直な幅方向に重なって配置されている。又、２つの電極パッド８１、及び２つの電極パッド８２はそれぞれ幅方向に離間して並んでいる。
【００４１】
先端側の電極パッド８１と接する先端側の端子金具１１１は軸線Ｏ方向に短冊状に延び、本体部１１１ｂと、本体部１１１ｂの先端から後端側へ向かって折り返される折り返し部１１１ａと、本体部１１１ｂの後端側に一体に繋がる圧着端子部（図示せず）と、を備えている。
折り返し部１１１ａは本体部１１１ｂよりも電極パッド８１側に向いており、自身のうち電極パッド８１側に最も突出する接点接続部１１１ｐが電極パッド８１に弾性的に接続するようになっている。なお、折り返し部１１１ａは径方向に弾性的に撓んで電極パッド８１を押圧している。
又、圧着端子部は芯線を剥いたリード線（図示せず）を圧着固定してリード線に電気的に接続されている。
【００４２】
後端側の電極パッド８２と接する後端側の端子金具１１２も軸線Ｏ方向に短冊状に延び、それぞれ端子金具１１１と同様な形状の本体部１１２ｂと、本体部１１２ｂの先端から後端側へ向かって折り返される折り返し部１１２ａと、本体部１１２ｂの後端側に一体に繋がる圧着端子部（図示せず）と、を備えている。そして、折り返し部１１２ａのうち電極パッド８２側に最も突出する接点接続部１１２ｐが電極パッド８２に弾性的に接続するようになっている。
なお、２本の後端側の端子金具１１２がマルチセンサ素子部１００Ａの幅方向内側に並び、２本の先端側の端子金具１１１が後端側の端子金具１１２のそれぞれ幅方向外側に並んでいる。このため、先端側の端子金具１１１は、後端側の端子金具１１２と干渉しないよう、折り返し部１１１ａから幅方向外側にオフセットした位置に本体部１１１ｂが一体に接続されている。
【００４３】
ここで、図５に示すように、先端側の端子金具１１１を幅方向から見たとき、接点接続部１１１ｐと折り返し部１１１ａの先端１１１ａｆとの間の輪郭を第１輪郭Ｃ１とし、先端側の電極パッド８１の後端側と板面１００ｓとで形成され、電極パッド８１の後端側の角部８１ｃを含む輪郭を第２輪郭Ｃ２とする。
このとき、図６に示すように、角部８１ｃに接するようにして先端側の端子金具１１１を符号１１１ｘのように平行移動させたとき、第１輪郭Ｃ１が角部８１ｃのどの位置に接しても、第２輪郭Ｃ２の少なくとも一部が第１輪郭Ｃ１よりも板面１００ｓ側に存在する。つまり、第１輪郭Ｃ１と第２輪郭Ｃ２の間に隙間Ｖが形成されている。
【００４４】
このようにすると、図７に示すように、仮に後端側の電極パッド８２に端子金具１１１の折り返し部１１１ａが引っ掛かり、端子金具１１１や電極パッド８２が擦れてその導電材料が電極パッド８２、８１の間に付着して導電部ＳＣを形成しても、隙間Ｖには端子金具１１１が接触しないので導電部ＳＣは隙間Ｖには到達しない。その結果、電極パッド８２、８１の間で導電部ＳＣは分断され、電極パッド８２、８１の間が短絡することが防止される。
このため、マルチセンサ素子部１００Ａからのガス濃度の検出信号を正確に出力し、ショートを抑制できる。ひいては、軸線Ｏ方向に離間する電極パッド８２，８１間の絶縁信頼性が高く、ガス濃度の測定精度及び安全性を向上することができる。
なお、先端側の端子金具１１１が後端側から電極パッド８２を通って電極パッド８１に接するとき、接点接続部１１１ｐよりも先端側の部位が電極パッド８２、８１に擦れるので、接点接続部１１１ｐよりも先端側の部位の輪郭Ｃ１を規定した。
【００４５】
又、図８に示すように、軸線Ｏ方向に隣接する電極パッド８２，８１の間に、板面１００ｓよりも突出するセラミック製の凸部１００ｐが設けられ、第２輪郭Ｃ２が凸部１００ｐを含んでもよい。
このようにすると、凸部１００ｐによって端子金具１１１の第１輪郭Ｃ１を第２輪郭Ｃ２からさらに遠ざけることができ、凸部１００ｐと電極パッド８１で挟まれた部位に隙間Ｖを確実に形成して電極パッド８２、８１の間の短絡をより一層防止できる。
なお、凸部１００ｐは、例えばアルミナ等のセラミック材料のペーストをマルチセンサ素子部１００Ａの未焼成シート上に印刷した後、全体を焼成して形成することができる。
【００４６】
又、図９に示すように、軸線Ｏ方向に隣接する電極パッド８２，８１の間に、板面１００ｓよりも凹む凹部１００ｒが設けられ、第２輪郭Ｃ２が凹部１００ｒを含んでもよい。
このようにすると、凹部１００ｒによって端子金具１１１の第１輪郭Ｃ１を第２輪郭Ｃ２からさらに遠ざけることができ、凹部１００ｒと電極パッド８１で挟まれた部位に隙間Ｖを確実に形成して電極パッド８２、８１の間の短絡をより一層防止できる。
なお、凹部１００ｒは、例えばマルチセンサ素子部１００Ａの未焼成シートを形成する際、一部が切欠かれたシートを積層又は印刷した後、全体を焼成して形成することができる。
【００４７】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、第１輪郭を含む端子金具の形状や、第２輪郭の形状は上記実施形態に限定されない。電極パッドの個数及び配置状態も限定されない。又、上記実施形態では軸線方向に隣接する２つの電極パッドは幅方向に完全に重なっていたが、幅方向に少なくとも一部が重なっていればよい。
又、上記実施形態では、凸部や凹部が軸線Ｏ方向に隣接する電極パッド８２，８１の間にそれぞれ１個形成されていたが、２個以上形成されていてもよい。又、上記実施形態では、マルチセンサ素子部の後端側の表裏の板面のそれぞれに、軸線Ｏ方向に離間して４つの電極パッドを有したが、両面でなく、片面にもが４つの電極パッドを有していてもよい。
さらに、上記実施形態では、マルチガスセンサであったが、これに限られることなく、ＮＯｘセンサや酸素センサ等の種々のガスセンサであっても良い。
【符号の説明】
【００４８】
８０、８１、８２    電極パッド
８１    先端側の電極パッド
８１ｃ    先端側の電極パッドの後端側の角部
１１０、１１１、１１２    端子金具
１１１    先端側の端子金具
１１１ａ、１１２ａ    折り返し部
１１１ａｆ    折り返し部の先端
１１１ｐ、１１２ｐ    接点接続部
１００Ａ    センサ素子（マルチセンサ素子部）
１００ｓ    センサ素子の板面
１００ｐ    凸部
１００ｒ    凹部
２００Ａ    ガスセンサ（マルチガスセンサ）
Ｃ１    第１輪郭
Ｃ２    第２輪郭
Ｏ    軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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