(57)【要約】【課題】ガスセンサを小型化できると共に、ガスセンサ毎の製造バラツキによるセンサ素子からの熱引きの変動を低減し、ヒータの電力上昇を抑制したガスセンサを提供する。【解決手段】板状をなしてセルを少なくとも１つ有する検知部１１と、ヒータ５０と、を有するセンサ素子１０と、主体金具１３８と、主体金具とセンサ素子の間に充填される充填部材１５３と、を備えるガスセンサ１であって、外乱を与えたときに、センサ素子の温度変化が最も少ない位置を温度基準位置Ｍとしたとき、充填部材は、温度基準位置よりも後端側に位置し、軸線Ｏ方向のセンサ素子の全長ＬＴが５０ｍｍ以下、充填部材の後端からセンサ素子の後端までの軸線方向の長さＬＥが１３．５ｍｍ以上、かつ、温度基準位置から充填部材の先端までの軸線方向の長さＬＡが５．０ｍｍ超、１１．５ｍｍ以下である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状をなして軸線方向に延び、固体電解質体及び該固体電解質体上に形成された一対の電極を備えたセルを少なくとも１つ有する検知部と、前記検知部を加熱するヒータと、を有するセンサ素子と、
前記軸線方向に貫通する貫通孔を有し、前記センサ素子の周囲を取り囲む主体金具と、
前記主体金具の内側面と前記センサ素子の外表面との間に充填され、前記主体金具と前記センサ素子の隙間をシールする充填部材と、を備え、前記センサ素子が設定温度となるように前記ヒータで加熱されるガスセンサであって、
外乱を与えたときに、前記センサ素子の温度変化が最も少ない位置を温度基準位置としたとき、
前記充填部材は、前記センサ素子の前記温度基準位置よりも後端側に位置し、
前記軸線方向の前記センサ素子の全長ＬＴが５０ｍｍ以下、
前記充填部材の後端から前記センサ素子の後端までの前記軸線方向の長さＬＥが１３．５ｍｍ以上、
かつ、前記温度基準位置から前記充填部材の先端までの前記軸線方向の長さＬＡが５．０ｍｍ超、１１．５ｍｍ以下であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記ＬＡが６．７ｍｍ以上１０．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記温度基準位置は、被測定ガス中の特定ガス成分を検知する検知セルを構成する電極の重なり領域と同位置にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記充填部材は、滑石であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記充填部材は、第１の充填部材と、該第１の充填部材よりも後端側に充填される第２の充填部材と、を備え、
前記センサ素子から最も遠い位置に位置する前記第２の充填部材の後端から前記センサ素子の後端までの前記軸線方向の長さを前記ＬＥとし、
前記温度基準位置から、前記センサ素子の先端に最も近い位置に位置する前記第１の充填部材の先端までの前記軸線方向の長さを前記ＬＡとすることを特徴とする請求項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、特定ガス成分を測定するセンサ素子を備えるガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の排気ガスや吸気中の酸素やＮＯｘ等の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサとして、固体電解質を用いた板状のセンサ素子を有するものが知られている（特許文献１）。センサ素子の先端側には、この特定ガス成分を検出する検知部、及び検知部を活性化温度に加熱するヒータが設けられている。
又、ガスセンサは、センサ素子の周囲を取り囲む主体金具を有し、主体金具とセンサ素子の隙間を滑石でシールすると共に、センサ素子の先端側の所定の位置の温度が一定になるようにヒータの加熱を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３１８９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガスセンサを小型化するためにセンサ素子の長さを短くすると、滑石がセンサ素子の先端側に近付き、センサ素子の熱が滑石から主体金具へ逃げ易くなる。このとき、滑石をセンサ素子に組み付ける位置は一定でなく、製造誤差内でバラつくため、個々のガスセンサによってセンサ素子からの熱引きの度合も変化してしまう。その結果、センサ素子を加熱するためのヒータの電力が増えたり、加熱時間が長くなってガスセンサの早期活性が困難になるという問題がある。
特に、自動車等の電子部品には低電圧作動が求められており、それに伴ってヒータの作動電圧も加熱に必要な最低限の値に設定されているので、ガスセンサ毎の製造バラツキがあると低電圧作動を実現することが困難になる。
【０００５】
そこで、本発明は、ガスセンサを小型化できると共に、ガスセンサ毎の製造バラツキによるセンサ素子からの熱引きの変動を低減し、ヒータの電力上昇を抑制し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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、板状をなして軸線方向に延び、固体電解質体及び該固体電解質体上に形成された一対の電極を備えたセルを少なくとも１つ有する検知部と、前記検知部を加熱するヒータと、を有するセンサ素子と、前記軸線方向に貫通する貫通孔を有し、前記センサ素子の周囲を取り囲む主体金具と、前記主体金具の内側面と前記センサ素子の外表面との間に充填され、前記主体金具と前記センサ素子の隙間をシールする充填部材と、を備え、前記センサ素子が設定温度となるように前記ヒータで加熱されるガスセンサであって、外乱を与えたときに、前記センサ素子の温度変化が最も少ない位置を温度基準位置としたとき、前記充填部材は、前記センサ素子の前記温度基準位置よりも後端側に位置し、前記軸線方向の前記センサ素子の全長ＬＴが５０ｍｍ以下、前記充填部材の後端から前記センサ素子の後端までの前記軸線方向の長さＬＥが１３．５ｍｍ以上、かつ、前記温度基準位置から前記充填部材の先端までの前記軸線方向の長さＬＡが５．０ｍｍ超、１１．５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【０００７】
このガスセンサによれば、ＬＴを５０ｍｍ以下とすることでセンサ素子の長さが短くしてガスセンサを小型化すると共に、ＬＥを１３．５ｍｍ以上とすることで、センサ素子の後端側に形成される例えば電極パッド１の寸法や間隔を確保して端子金具等との電気的接続の信頼性を向上させることができる。
そして、ＬＡが５．０ｍｍ超、１１．５ｍｍ以下の範囲であれば、ガスセンサの組付け時にＬＡがバラついてもセンサ素子から充填部材への熱引きの変動が小さいので、ヒータの電力上昇を抑制し、低電圧作動も実現できる。
【０００８】
本発明のガスセンサにおいて、前記ＬＡが６．７ｍｍ以上１０．７ｍｍ以下であるとよい。
このガスセンサによれば、ガスセンサの組付け時にＬＡがバラついた際、センサ素子から充填部材への熱引きの変動がより小さくなるので、ヒータの電力上昇をさらに抑制できる。
【０００９】
本発明のガスセンサにおいて、前記温度基準位置は、被測定ガス中の特定ガス成分を検知する検知セルを構成する電極の重なり領域と同位置にあってもよい。
このガスセンサによれば、検知セルの内部インピーダンスが温度に比例することに基づき、温度基準位置としても検知セルの温度を正確かつ容易に測定できる。
【００１０】
本発明のガスセンサにおいて、前記充填部材は、滑石であるとよい。
滑石は、主体金具の内側面とセンサ素子の外表面との間に充填し易いので、両者の隙間を確実にシールできる。
【００１１】
本発明のガスセンサにおいて、前記充填部材は、第１の充填部材と、該第１の充填部材よりも後端側に充填される第２の充填部材と、を備え、前記センサ素子から最も遠い位置に位置する前記第２の充填部材の後端から前記センサ素子の後端までの前記軸線方向の長さを前記ＬＥとし、前記温度基準位置から、前記センサ素子の先端に最も近い位置に位置する前記第１の充填部材の先端までの前記軸線方向の長さを前記ＬＡとするとよい。
このガスセンサによれば、軸線方向に複数の充填部材を備えた場合に、センサ素子からの熱引きが最も顕著な第１の充填部材を対象としてＬＡを規定することで、複数の充填部材を備えた場合にもヒータの電力上昇を抑制し、低電圧作動も実現できる。
又、センサ素子から最も遠い第２の充填部材を対象としてＬＥを規定することで、複数の充填部材を備えた場合にも端子金具等との電気的接続の信頼性を向上できる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ガスセンサを小型化できると共に、ガスセンサ毎の製造バラツキによるセンサ素子からの熱引きの変動を低減し、ヒータの電力上昇を抑制したガスセンサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。
【図２】センサ素子の軸線方向に沿う断面図である。
【図３】図１の部分拡大図である。
【図４】長さＬＡを種々に変えたとき、ヒータの通電電圧の変化率を示す図である。
【図５】温度基準位置を測定する方法を示す図である。
【図６】図５に続く図である。
【図７】充填部材を複数備えたガスセンサにおけるセンサ素子の軸線方向に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係るガスセンサ（ＮＯｘセンサ）１の軸線Ｏ方向に沿う全体断面図、図２はセンサ素子１０の軸線Ｏ方向に沿う断面図、図３は図１の部分拡大図を示す。なお、図１及び図３は、軸線Ｏ方向に沿うと共に、検知部１１の板厚方向Ｔに沿う断面図である。
このガスセンサ１は、自動車や各種内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出するＮＯｘセンサである。
【００１５】
図１において、ガスセンサ１は、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、軸線Ｏ方向（ガスセンサ１の長手方向：図中上下方向）に延びる板状形状をなすセンサ素子１０と、センサ素子１０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、自身の先端側の内部空間に、センサ素子１０の後端部の周囲を取り囲む状態で配置されるセラミック製筒状の先端側セパレータ９０と、先端側セパレータ９０を軸線Ｏ方向に貫通する挿通孔９０ｈに挿通されて保持される６個の先端側端子金具２０、３０（図１では、４個のみを図示）と、セラミック製筒状の後端側セパレータ９５と、後端側セパレータ９５に保持される６個の後端側端子金具４０（図１では、２個のみを図示）と、を備えている。
又、後端側セパレータ９５は、先端側セパレータ９０の後端側に接して配置され、互いに接続されている。先端側セパレータ９０は保持部材１６９を介して外筒１４４の内部に保持されると共に、後端側セパレータ９５がグロメット１７０に当接している。そして、グロメット１７０の弾性力により後端側セパレータ９５が先端側セパレータ９０を先端側へ押圧して保持部材１６９へ係止している。
【００１６】
各先端側端子金具２０、３０はセンサ素子１０の後端側の外表面に対向し、この外表面に形成された電極パッド１０ａに電気的に接続される。そして、各先端側端子金具２０、３０の後端側に後端側端子金具４０が連結（接続）され、後端側端子金具４０の後端側にはそれぞれリード線１４６が接続されている。
また、電極パッド１０ａは、センサ素子１０の後端側の両面にそれぞれ幅方向に３つ並んでいる。各電極パッド１０ａは、例えばＰｔを主体とする焼結体として形成することができる。
一方、センサ素子１０の先端の検知部１１は、アルミナ等の多孔質保護層１４で覆われている。又、センサ素子１０の外面には検知部１１に連通するスリット状のガス導入部１３が設けられており、ガス導入部１３は外部から検知部１１にガスを流入可能になっている。
検知部１１については後述する。
なお、板状のセンサ素子は、筒状のセンサ素子に比べて熱容量が小さく、センサ素子の熱が主体金具側に逃げ易い（熱引き）。そこで、本発明は熱引きの問題がより顕著になる板状のセンサ素子を対象とする。
【００１７】
主体金具１３８は、ステンレスから構成され、軸線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。この貫通孔１５４には、センサ素子１０の先端側の検知部の先端が自身の先端と面一、または後端側になるように当該センサ素子１０が配置され、検知部が貫通孔１５４に臨んでいる。
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。
【００１８】
なお、主体金具１３８の貫通孔１５４の内部には、検知部より後端側のセンサ素子１０の径方向周囲を取り囲む状態で略環状形状のアルミナ製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。
粉末充填層１５３は、一般に天然鉱石を粉砕して得られたタルク（含水珪酸マグネシウム［Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２］）を主成分（５０質量％以上）とする滑石粉末から形成できる。又、これ以外の不純物として、例えば、マグネサイト等からなる不純物を約０．３〜５重量％含む広西タルクや、マグネサイト、ドロマイト等の不純物を約１〜３０重量％含む海城タルクを用いることもできる。
粉末充填層１５３が特許請求の範囲の「充填部材」に相当する。
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。
【００１９】
一方、図１に示すように、主体金具１３８の先端側（図１における下方）外周には、センサ素子１０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）二重のプロテクタである、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。
【００２０】
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、後端側端子金具４０の後端側にはそれぞれリード線１４６が接続され、リード線１４６は後端側セパレータ９５の後端側へ引き出されている。
そして、外筒１４４の後端側（図１における上方）の開口部には、後端側セパレータ９５から引き出された６本のリード線１４６（図１では２本のみを表示）が挿通されるリード線挿通孔１７０ｈが形成された、ゴム製のグロメット１７０が配置されている。
【００２１】
次に、図２を参照し、センサ素子１０について説明する。
センサ素子１０は、軸線Ｏ方向の先端側から、第１測定室Ｓ１に導入される被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う第１ポンプセル１５と、第１測定室Ｓ１の酸素濃度を検出する酸素濃度検出セル１６と、第１測定室Ｓ１に連通するＮＯｘ測定室Ｓ２に流入され、酸素濃度が調整されたガス中のＮＯｘ濃度に応じた第２ポンピング電流が流れる第２ポンプセル１７とを、この順に備えている。
第１ポンプセル１５は、第１固体電解質体１５ｃ及びその両面に形成された一対の電極１５ａ、１５ｂを有する。酸素濃度検出セル１６は、第３固体電解質体１６ｃ及びその両面に形成された一対の電極１６ａ、１６ｂを有する。第２ポンプセル１７は、第２固体電解質体１７ｃに形成された一対の電極１７ａ、１７ｂを有する。
センサ素子１０が備えるすべてのセル１５〜１７を検知部１１とする。
【００２２】
さらに、第２固体電解質体１７ｃの外側（第１ポンプセル１５と反対側）に、アルミナ絶縁層５１，５２で挟まれたヒータ５０が積層されている。ヒータ５０は、軸線Ｏ方向に第１ポンプセル１５よりも先端側から、電極１７ｂの先端に重なる位置まで延びている。
ヒータ５０は、検知部１１のうち、セル１６が設定温度となるように加熱する。
【００２３】
本実施形態では温度基準位置Ｍは、センサ素子１０の外表面に位置する。
なお、セル１６の形成領域Ｒとは、軸線Ｏ方向に一対の電極１６ａ、１６ｂの重なり領域をいう。
【００２４】
温度基準位置Ｍは、次のようにして測定することができる。
（１）まず、センサ素子１０につき通常の温度制御をする。本例では、セル１６の内部インピーダンスが温度に比例することに基づき、セル１６の温度が設定温度となるようにヒータ５０を通電制御する。
（２）このときのセンサ素子１０の外表面の軸線Ｏ方向の温度分布をベースラインとし、熱画像計測装置（サーモカメラなど）で複数回（本例では３０回）連続取得する。
（３）外乱として、センサ素子１０の先端に別の熱源（セラミックヒータ等）を近接させて加熱する。これにより、センサ素子１０の外表面の温度勾配が変化するが、このときの温度分布を外乱とみなし、（２）と同一の回数（３０回）連続取得する。図５は、ベースラインおよび外乱のそれぞれ３０回測定分の温度分布を示す。
（４）（２）と（３）の温度分布を比較し、最も温度変化が少なかった場所を温度基準位置Ｍとする。具体的には、図６に示すように、（２）、（３）で得られた各温度分布データのうち、軸線Ｏ方向に同じ位置の（２）と（３）のデータを加算し、合計６０個のデータについて、標準偏差を求め、最も偏差が小さい軸線Ｏ方向の位置を温度基準位置Ｍとする。
（５）上記測定はセンサ素子１０の軸線Ｏ方向、幅方向の両方で実施する。
【００２５】
ここで、図２の各セル１５〜１７の積層方向が検知部１１の板厚方向Ｔであり、図２の紙面に垂直な方向が検知部１１の板幅方向である。そして、センサ素子１０の板厚方向Ｔに沿う両側面には、それぞれ軸線Ｏ方向にスリット状に延びるガス導入部１３が開口している。ガス導入部１３は、電極１５ａ付近に配置されて第１測定室Ｓ１に連通し、外部から第１測定室Ｓ１を通って検知部１１にガスを流入可能になっている。
【００２６】
なお、センサ素子１０は、以下のようにしてＮＯｘ濃度を検知する。まず、酸素濃度検出セル１６の電極間の電位差が４２５ｍＶ付近で一定となるように、第１ポンプセル１５にて第１測定室Ｓ１と外部との間で酸素の汲み出し又は汲み入れを行う。
このように、第１測定室Ｓ１において酸素濃度が調整された被検出ガスは、第２測定室Ｓ２内に導入される。第２測定室Ｓ２内で被検出ガス中のＮＯｘは、第２ポンプセル１７の電極１７ｂに曝され、電極１７ｂを触媒としてＮ２とＯ２に分解（還元）される。このとき、第２ポンプセル１７を流れる電流は、ＮＯｘ由来の電流および残留酸素由来の電流となる。
ここで、第１測定室Ｓ１で汲み残された残留酸素の濃度は上記のように所定値に調整されているため、その残留酸素由来の電流は略一定とみなすことができ、ＮＯｘ由来の電流の変動に対し影響は小さく、第２ポンプセル１７を流れる電流はＮＯｘ濃度に比例することとなる。
【００２７】
次に、図３を参照し、本発明の特徴部分について説明する。
図３に示すように、軸線Ｏ方向に見て、センサ素子１０の全長ＬＴが５０ｍｍ以下、粉末充填層１５３の後端１５３ｅからセンサ素子１０の後端１０ｅまでの長さＬＥが１３．５ｍｍ以上、温度基準位置Ｍのから粉末充填層１５３の先端１５３ｆの長さＬＡが５．０ｍｍ超、１１．５ｍｍ以下である。
ここで、全長ＬＴは、多孔質保護層１４を含まない長さとする。
又、図３に示すように、セラミックスリーブ１０６に接する粉末充填層１５３の後端側は、最後端１５３ｔから先端部１５３ｓに向かって広がるテーパ状になっている。そこで、最後端１５３ｔと先端部１５３ｓとの軸線Ｏ方向の中点を、後端１５３ｅとみなす。同様に、セラミックホルダ１５１に接する粉末充填層１５３の先端側は、最先端１５３ｕから後端部１５３ｖに向かって窄まるテーパ状になっている。そこで、最先端１５３ｕと後端部１５３ｖとの軸線Ｏ方向の中点を、先端１５３ｆとみなす。
【００２８】
ＬＴが５０ｍｍを超えると、センサ素子１０の長さが長くなってガスセンサ１の小型化を図ることが困難になる。
ＬＥが１３．５ｍｍ未満であると、電極パッド１０ａの寸法や各電極パッド１０ａの間の間隔が短くなり過ぎ、端子金具２０、３０との電気的接続の信頼性が低下したり、ショートを生じるおそれがある。
なお、ＬＥを１３．５ｍｍ以上に規定しても、粉末充填層１５３の後端側を支持する支持部材（図３ではセラミックスリーブ１０６）の軸線Ｏ方向の厚みが厚すぎると、端子金具２０、３０との電気的接続の信頼性が低下するおそれがある。そこで、上記支持部材の最大厚みｔｓを５．５ｍｍ以下とする事が好ましい。上記支持部材が軸線Ｏ方向に複数個積層されている場合は、その積層体の最大厚みをｔｓとする。
【００２９】
図４は、後述する実施例における、ＬＡを変化させたときのヒータ５０の通電（加熱）電圧の変化率を示す。ＬＡが５．０ｍｍ以下になると、通電電圧の設計値を基準としたときの電圧変化率が５％を超え、ヒータ５０の電力が上昇し、低電圧作動を実現することが困難になることがわかる。
一方、ＬＡが１１．５ｍｍを超えると、ガスセンサ１の小型化のためには、その分だけ粉末充填層１５３の軸線Ｏ方向の長さを短く調整せざるを得ず、その場合には主体金具１３８とセンサ素子１０の隙間のシール性が低下する。
【００３０】
以上のように、ＬＴを５０ｍｍ以下とすることでガスセンサ１を小型化できると共に、ＬＡが５．０ｍｍ超、１１．５ｍｍ以下の範囲であれば、ガスセンサの組付け時にＬＡがバラついてもセンサ素子１０から粉末充填層１５３への熱引きの変動が小さいので、ヒータ５０の電力上昇を抑制できる。その結果、低電圧作動も実現できる。
ＬＡが６．７ｍｍ以上１０．７ｍｍ以下であると、ヒータ５０の通電（加熱）電圧の変化率が３％以下となり、ヒータ５０の電力上昇をさらに抑制できる。
【００３１】
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。
セル１６の形成領域Ｒに温度基準位置Ｍが位置するようにしてもよい。つまり、セルの内部インピーダンスが温度に比例することに基づき、特定のセルを温度基準位置Ｍとし、そのセルの温度が設定温度となるようにヒータ５０を通電制御し、その代わりに、所定の温度基準位置Ｍを予め決め、その位置におけるヒータ５０自身の電気抵抗をモニタし、電気抵抗が温度に比例することに基づき、その温度が設定温度となるようにヒータ５０を通電制御してもよい。又、セル１６以外のセル１７の形成領域に温度基準位置Ｍが位置するようにしてもよい。
【００３２】
又、図７に示すように、センサ素子１０Ｂが軸線Ｏ方向に複数の充填部材２５３、２５５を備えてもよい。図７に示すセンサ素子１０Ｂにおいて、主体金具１３８の内部には、図１と同様のセラミックホルダ１５１と、第１の充填部材２５３と、筒状のセラミックリング２５４と、第２の充填部材２５５と、図１と同様のセラミックスリーブ１０６とをこの順に先端側から後端側にかけて積層されている。
第１の充填部材２５３及び第２の充填部材２５５は、図１のセンサ素子１０と同様、主体金具１３８の内周面とセンサ素子１０Ｂの外周面との間に充填される粉末充填層（滑石リング）であって、主体金具１３８と前センサ素子１０Ｂとの隙間をシールするものである。
なお、セラミックホルダ１５１、セラミックリング２５４及びセラミックスリーブ１０６と、センサ素子１０Ｂとの間には、センサ素子１０Ｂを挿通するために若干の隙間が形成されており、センサ素子１０Ｂからの熱引きは主として充填部材２５３、２５５との間で生じる。
【００３３】
ここで、各充填部材２５３、２５５のうち、センサ素子１０Ｂの先端に最も近い位置に位置する第１の充填部材２５３がセンサ素子１０Ｂからの熱引きが最も顕著であり、熱引きによるヒータの電力上昇に最も影響を与える。
そこで、この第１の充填部材２５３を対象として、上記したＬＡを規定することで、センサ素子１０Ｂが複数の充填部材２５３、２５５を備えていても、ヒータの電力上昇を抑制し、低電圧作動も実現できる。
具体的には、温度基準位置Ｍから、第１の充填部材２５３の先端２５３ｆまでの軸線Ｏ方向の長さをＬＡとする。
なお、図３の粉末充填層１５３と同様、充填部材２５３の先端側が最先端２５３ｕから後端部２５３ｖに向かって窄まるテーパ状になっている場合、最先端２５３ｕと後端部２５３ｖとの軸線Ｏ方向の中点を、先端２５３ｆとみなす。
【００３４】
又、各充填部材２５３、２５５のうち、センサ素子１０Ｂから最も遠い位置に位置する第２の充填部材２５５を対象として、上記したＬＥを規定することで、センサ素子１０Ｂが複数の充填部材２５３、２５５を備えていても、端子金具等との電気的接続の信頼性を向上できる。
具体的には、第２の充填部材２５５の後端２５５ｅからセンサ素子１０Ｂの後端１０ｅまでの軸線Ｏ方向の長さをＬＥとする。
なお、図３の粉末充填層１５３と同様、第２の充填部材２５５の後端側が最後端２５５ｔから先端部２５５ｓに向かって広がるテーパ状になっている場合、最後端２５５ｔと先端部２５５ｓとの軸線Ｏ方向の中点を、後端２５５ｅとみなす。
【００３５】
充填部材がセンサ素子の軸線方向に３個以上設けられた場合も同様であり、センサ素子１０Ｂの先端に最も近い充填部材を対象としてＬＡを規定し、センサ素子１０Ｂから最も遠い充填部材を対象としてＬＥを規定すればよい。  
【００３６】
又、ガスセンサとしては、ＮＯｘセンサの他、酸素センサ、全領域ガスセンサが挙げられる。
充填部材は、滑石などの粉末充填部材の他、ガラス等を用いることもできる。
【実施例】
【００３７】
図１に示すガスセンサ１を、ＬＴ＝３８ｍｍ、ＬＥを１３．５ｍｍ以上とし、ＬＡを種々に変えて製造した。温度基準位置Ｍは上述の方法で求めた。各ガスセンサ１につき、通常の温度制御をしたときのヒータ５０の通電電圧の最大値を測定し、基準センサ（ＬＡ＝７．７ｍｍ）のヒータ５０の通電電圧を１として電圧変化率を求めた。
得られた結果を図４に示す。
ＬＡが５．０ｍｍを超えると電圧変化率が５％以下となった。又、ＬＡが６．７ｍｍ以上１０．７ｍｍ以下であると電圧変化率が３％以下となった。
【符号の説明】
【００３８】
１      ガスセンサ
１０      センサ素子
１０ｅ      センサ素子の後端
１１      検知部
１５〜１７    セル
１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ    一対の電極
１５ｃ〜１７ｃ      固体電解質体
５０      ヒータ
１３８      主体金具
１５４      主体金具の貫通孔
１５３，２５３，２５５      充填部材
２５３      第１の充填部材
２５５      第２の充填部材
１５３ｅ、２５５ｅ      充填部材の後端
１５３ｆ、２５３ｆ      充填部材の先端
Ｍ      温度基準位置
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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