(57)【要約】      （修正有）【課題】断線を抑制するガスセンサ素子を提供する。【解決手段】アンモニア電極２１ｃ（電極）には、アンモニア電極リード２１ｄ（リード）が、直接接触せず、継ぎ手部７０を介して電気的に接続されている。継ぎ手部７０（成分領域）は、アンモニア電極２１ｃにおけるＡｕ（第１金属）の含有割合と、アンモニア電極リード２１ｄにおけるＡｕの含有割合と、の間の大きさのＡｕの含有割合となっている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属を主成分とする電極と、
前記電極に接続され、第２金属を主成分とするリードと、を備え、
前記電極と前記リードとが、直接的に又は継ぎ手部を介して間接的に接続されているガスセンサ素子であって、
前記電極と前記リードとが直接的に接続されている場合は、前記電極と前記リードとの接合部には、前記第１金属及び前記第２金属のうち比重が小さい方の金属について、前記接合部を除いた前記電極における含有割合と、前記接合部を除いた前記リードにおける含有割合と、の間の大きさの含有割合である成分領域が存在し、
前記電極と前記リードとが前記継ぎ手部を介して間接的に接続されている場合は、前記継ぎ手部には、前記第１金属及び前記第２金属のうち比重が小さい方の金属について、前記電極における含有割合と、前記リードにおける含有割合と、の間の大きさの含有割合である成分領域が存在することを特徴とするガスセンサ素子。
【請求項２】
前記電極と前記リードとが前記継ぎ手部を介して間接的に接続されており、
前記成分領域は、前記第１金属及び前記第２金属のうち比重が大きい方の金属について、前記電極における含有割合と、前記リードにおける含有割合と、の間の大きさの含有割合であることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ素子。
【請求項３】
前記電極とは異なる第２電極と、
前記電極と前記第２電極との間に配される固体電解質体と、を備え、
前記第２電極は、前記第２金属を主成分とし、混成電位式であることを特徴とする請求項２に記載のガスセンサ素子。
【請求項４】
前記継ぎ手部における金属元素は、実質的に、前記第１金属、及び前記第２金属からなることを特徴とする請求項２又は３に記載のガスセンサ素子。
【請求項５】
前記継ぎ手部の前記第１金属の濃度は、前記継ぎ手部における前記第１金属及び前記第２金属の全体を１００質量％とした場合に、３０〜７０質量％であり、
前記継ぎ手部の前記第２金属の濃度は、前記継ぎ手部における前記第１金属及び前記第２金属の全体を１００質量％とした場合に、３０〜７０質量％であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のガスセンサ素子。
【請求項６】
前記電極の上に前記リードが被さることで、前記電極と前記リードとが直接的に接続されており、
前記電極と前記リードとが重ならない電極単独部と、前記電極と前記リードとが重なる接続部と、前記電極と前記リードとが重ならないリード単独部と、を有し、
前記接続部の厚みは、前記電極単独部と前記リード単独部との厚みを足した厚みに比べて、厚くされているとともに、
前記接続部の断面を観察した際に、
前記接続部の表面側を前記リード単独部の厚み分だけ除外し、かつ、
前記接続部の裏面側を前記電極単独部の厚み分だけ除外して、残った部分が前記接合部であることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ素子。
【請求項７】
前記リードの上に前記電極が被さることで、前記電極と前記リードとが直接的に接続されており
前記電極と前記リードとが重ならない電極単独部と、前記電極と前記リードとが重なる接続部と、前記電極と前記リードとが重ならないリード単独部と、を有し、
前記接続部の厚みは、前記電極単独部と前記リード単独部との厚みを足した厚みに比べて、厚くされているとともに、
前記接続部の断面を観察した際に、
前記接続部の表面側を前記電極単独部の厚み分だけ除外し、かつ、前記接続部の裏面側を前記リード単独部の厚み分だけ除外して、残った部分が前記接合部であることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ素子。
【請求項８】
前記第１金属の比重が前記第２金属の比重より低いことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のガスセンサ素子。
【請求項９】
前記第１金属が金であり、かつ前記第２金属が白金であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のガスセンサ素子。
【請求項１０】
被測定ガスに含まれるアンモニアの濃度を測定することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のガスセンサ素子。
【請求項１１】
第１金属を主成分とする発熱部と、
前記発熱部に接続され、第２金属を主成分とするヒータリードと、を備え、
前記発熱部と前記ヒータリードとが、直接的に又はヒータ継ぎ手部を介して間接的に接続されているヒータであって、
前記発熱部と前記ヒータリードとが直接接続されている場合は、前記発熱部と前記ヒータリードとのヒータ接合部には、前記第１金属及び前記第２金属のうち比重が小さい方の金属について、前記ヒータ接合部を除いた前記発熱部における含有割合と、前記ヒータ接合部を除いた前記ヒータリードにおける含有割合と、の間の大きさの含有割合である成分領域が存在し、
前記発熱部と前記ヒータリードとが前記ヒータ継ぎ手部を介して間接的に接続されている場合は、前記ヒータ継ぎ手部には、前記第１金属及び前記第２金属のうち比重が小さい方の金属について、前記発熱部における含有割合と、前記ヒータリードにおける含有割合と、の間の大きさの含有割合である成分領域が存在することを特徴とするヒータ。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のガスセンサ素子又は請求項１１に記載のヒータを備えたことを特徴とするガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスセンサ素子、ヒータ、及びガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々のガスセンサが開発されている。例えば、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アンモニアの濃度を測定するセンサ素子を備えたガスセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このガスセンサに用いるセンサ素子では、電極とリードとが接続された構造を有している。センサ素子を製造の際に、電極を形成するペーストと、リードを形成するペーストとを重ねた状態で焼成することにより、両者の接続部が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２１９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、電極の金属元素が、リードに移動してしまい、電極に部分的に空洞ができて断線するおそれがあった。
また、センサ素子の種類によっては、発熱部を備えており、発熱部とリードとが接続された構造を有している。このセンサ素子では、センサ素子を製造の際に、発熱部を形成するペーストと、リードを形成するペーストとを重ねた状態で焼成することにより、両者の接続部が形成される。このセンサ素子においても、上述の場合と同様に、焼成後に、発熱部の金属元素が、リードに移動してしまい、接続部において断線するおそれがあった。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、断線を抑制することを目的とする。本発明は、以下の形態として実現することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）第１金属を主成分とする電極と、
前記電極に接続され、第２金属を主成分とするリードと、を備え、
前記電極と前記リードとが、直接的に又は継ぎ手部を介して間接的に接続されているガスセンサ素子であって、
前記電極と前記リードとが直接的に接続されている場合は、前記電極と前記リードとの接合部には、前記第１金属及び前記第２金属のうち比重が小さい方の金属について、前記接合部を除いた前記電極における含有割合と、前記接合部を除いた前記リードにおける含有割合と、の間の大きさの含有割合である成分領域が存在し、
前記電極と前記リードとが前記継ぎ手部を介して間接的に接続されている場合は、前記継ぎ手部には、前記第１金属及び前記第２金属のうち比重が小さい方の金属について、前記電極における含有割合と、前記リードにおける含有割合と、の間の大きさの含有割合である成分領域が存在することを特徴とするガスセンサ素子。
【０００６】
電極を形成するペーストと、リードを形成するペーストとが、直接接した状態で、熱処理が実施されると、局所的には密度差の異なる液体の接触となり、金属の濃度（密度）差を緩和するように金属元素の移動が行われ、比重の重い金属元素側に、比重の軽い金属元素が流れる傾向にある。よって、第１金属を主成分とする電極と、第２金属を主成分とするリードとが直接接触した構成では、異種金属の接合部に金属元素の急激な濃度勾配に起因した空洞が生じて断線しやすくなる。
本構成では、電極とリードとが直接的に接続されている場合は、電極とリードとの接合部には、第１金属及び第２金属のうち比重が小さい方の金属について、接合部を除いた電極における含有割合と、接合部を除いたリードにおける含有割合と、の間の大きさの含有割合である成分領域が存在している。また、電極とリードとが継ぎ手部を介して間接的に接続されている場合は、継ぎ手部には、第１金属及び第２金属のうち比重が小さい方の金属について、電極における含有割合と、リードにおける含有割合と、の間の大きさの含有割合である成分領域が存在している。そのため、電極とリードとの間において、第１金属及び第２金属のうち比重が小さい方の金属の濃度勾配が緩やかとなり、急激な金属元素の移動による空洞が発生しにくく、断線が抑制される。
【０００７】
（２）前記電極と前記リードとが前記継ぎ手部を介して間接的に接続されており、
前記成分領域は、前記第１金属及び前記第２金属のうち比重が大きい方の金属について、前記電極における含有割合と、前記リードにおける含有割合と、の間の大きさの含有割合であることを特徴とする（１）に記載のガスセンサ素子。
【０００８】
電極と、リードの接合部の間に、両者の中間濃度の継ぎ手部を設けられているから、濃度勾配が緩やかとなり、急激な金属元素の移動による空洞が発生しにくく、断線が抑制される。
【０００９】
（３）前記電極とは異なる第２電極と、
前記電極と前記第２電極との間に配される固体電解質体と、を備え、
前記第２電極は、前記第２金属を主成分とし、混成電位式であることを特徴とする（２）に記載のガスセンサ素子。
【００１０】
電極と第２電極で主成分となる金属種が異なり、被測定ガスに対する反応性が異なる混成電位式のガスセンサ素子が知られている。このものでは、少なくともどちらか一方の電極をリードと異種の金属で形成する必要がある。そのため、異種金属の接合部が形成され、金属元素の急激な濃度勾配に起因した空洞が生じて断線しやすくなる。
このガスセンサ素子において、電極をリードと異種の金属で形成されたものとして本発明を適用することで、断線が抑制されるという効果が有効に発揮される。
【００１１】
（４）前記継ぎ手部における金属元素は、実質的に、前記第１金属、及び前記第２金属からなることを特徴とする（２）又は（３）に記載のガスセンサ素子。
【００１２】
継ぎ手部に、第１金属及び第２金属以外の他の金属元素が含有されていても、他の金属元素は、金属の濃度勾配の緩和に寄与しない。本構成によれば、継ぎ手部における金属元素は、実質的に、金属の濃度勾配を緩和する金属元素のみであるから、濃度勾配の緩和効果が高い。
【００１３】
（５）前記継ぎ手部の前記第１金属の濃度は、前記継ぎ手部における前記第１金属及び前記第２金属の全体を１００質量％とした場合に、３０〜７０質量％であり、
前記継ぎ手部の前記第２金属の濃度は、前記継ぎ手部における前記第１金属及び前記第２金属の全体を１００質量％とした場合に、３０〜７０質量％であることを特徴とする（２）〜（４）のいずれかに記載のガスセンサ素子。
【００１４】
この構成のガスセンサ素子では、特定の金属濃度の継ぎ手部を用いることで、金属元素の急激な濃度勾配を緩和して、金属元素の移動を効果的に抑制できる。
【００１５】
（６）前記電極の上に前記リードが被さることで、前記電極と前記リードとが直接的に接続されており
前記電極と前記リードとが重ならない電極単独部と、前記電極と前記リードとが重なる接続部と、前記電極と前記リードとが重ならないリード単独部と、を有し、
前記接続部の厚みは、前記電極単独部と前記リード単独部との厚みを足した厚みに比べて、厚くされているとともに、
前記接続部の断面を観察した際に、
前記接続部の表面側を前記リード単独部の厚み分だけ除外し、かつ、
前記接続部の裏面側を前記電極単独部の厚み分だけ除外して、残った部分が前記接合部であることを特徴とする（１）に記載のガスセンサ素子。
【００１６】
本形態のガスセンサ素子では、接続部の厚みは、電極単独部とリード単独部との厚みを足した厚みに比べて、厚くされている。そして、接続部の断面を観察した際に、接続部の表面側をリード単独部の厚み分だけ除外し、かつ接続部の裏面側を電極単独部の厚み分だけ除外して、残る部分（「残存部」ともいう）が接合部である。
従来は、残存部がないため、接続部において電極として機能する部分から、第１金属がリードに移動してしまい、断線するおそれがあった。
本形態の接続部では、電極として機能する部分（電極単独部の厚み分）と、リードとして機能する部分（リード単独部の厚み分）との間に残存部を配し、第１金属の移動の起きる部位を残存部に留めることができるから、電極として機能する部分からの第１金属の流出を抑制できる。その結果、接続部での断線が抑制される。
【００１７】
（７）前記リードの上に前記電極が被さることで、前記電極と前記リードとが直接的に接続されており、
前記電極と前記リードとが重ならない電極単独部と、前記電極と前記リードとが重なる接続部と、前記電極と前記リードとが重ならないリード単独部と、を有し、
前記接続部の厚みは、前記電極単独部と前記リード単独部との厚みを足した厚みに比べて、厚くされているとともに、
前記接続部の断面を観察した際に、
前記接続部の表面側を前記電極単独部の厚み分だけ除外し、かつ、前記接続部の裏面側を前記リード単独部の厚み分だけ除外して、残った部分が前記接合部であることを特徴とする（１）に記載のガスセンサ素子。
【００１８】
本形態のガスセンサ素子では、接続部の厚みは、電極単独部とリード単独部との厚みを足した厚みに比べて、厚くされている。そして、接続部の断面を観察した際に、接続部の表面側を電極単独部の厚み分だけ除外し、かつ接続部の裏面側をリード単独部の厚み分だけ除外して、残る部分（「残存部」ともいう）が接合部である。
従来は、残存部がないため、接続部において電極として機能する部分から、第１金属がリードに移動してしまい、断線するおそれがあった。
本形態の接続部では、電極として機能する部分（電極単独部の厚み分）と、リードとして機能する部分（リード単独部の厚み分）との間に残存部を配し、第１金属の移動の起きる部位を残存部に留めることができるから、電極として機能する部分からの第１金属のリードへの移動を抑制できる。その結果、接続部での断線が抑制される。
【００１９】
（８）前記第１金属の比重が前記第２金属の比重より低いことを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載のガスセンサ素子。
【００２０】
第１金属の比重が第２金属の比重より低い場合には、焼成による第１金属の移動を抑制することができ、電極とリードとの間における断線が抑制される。
【００２１】
（９）前記第１金属が金であり、かつ前記第２金属が白金であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載のガスセンサ素子。
【００２２】
第１金属が金であり、第２金属が白金である場合には、焼成により金属元素の移動が起こりやすい組合せである。この場合に、上記成分領域が存在することで、断線を抑制するという効果が顕著に表れる。
【００２３】
（１０）被測定ガスに含まれるアンモニアの濃度を測定することを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載のガスセンサ素子。
【００２４】
特定ガスとしてのアンモニアの濃度を測定するガスセンサ素子の場合に、上記成分領域が存在することで、濃度勾配が緩和し、熱処理時の金属元素の移動が抑制されて、断線の原因となる空洞が生成しにくくなる。
【００２５】
（１１）第１金属を主成分とする発熱部と、
前記発熱部に接続され、第２金属を主成分とするヒータリードと、を備え、
前記発熱部と前記ヒータリードとが、直接的に又はヒータ継ぎ手部を介して間接的に接続されているヒータであって、
前記発熱部と前記ヒータリードとが直接接続されている場合は、前記発熱部と前記ヒータリードとのヒータ接合部には、前記第１金属及び前記第２金属のうち比重が小さい方の金属について、前記ヒータ接合部を除いた前記発熱部における含有割合と、前記ヒータ接合部を除いた前記ヒータリードにおける含有割合と、の間の大きさの含有割合である成分領域が存在し、
前記発熱部と前記ヒータリードとが前記ヒータ継ぎ手部を介して間接的に接続されている場合は、前記ヒータ継ぎ手部には、前記第１金属及び前記第２金属のうち比重が小さい方の金属について、前記発熱部における含有割合と、前記ヒータリードにおける含有割合と、の間の大きさの含有割合である成分領域が存在することを特徴とするヒータ。
【００２６】
発熱部を形成するペーストと、ヒータリードを形成するペーストとが、直接接した状態で、熱処理が実施されると、局所的には密度差の異なる液体の接触となり、金属の濃度（密度）差を緩和するように金属元素の移動が行われ、比重の重い金属元素側に、比重の軽い金属元素が流れる傾向にある。よって、第１金属を主成分とする発熱部と、第２金属を主成分とするヒータリードとが直接接触した構成では、異種金属の接合部に金属元素の急激な濃度勾配に起因した空洞が生じて断線しやすくなる。
本構成では、発熱部とヒータリードとが直接接続されている場合は、発熱部とヒータリードとのヒータ接合部には、第１金属及び第２金属のうち比重が小さい方の金属について、ヒータ接合部を除いた発熱部における含有割合と、ヒータ接合部を除いたヒータリードにおける含有割合と、の間の大きさの含有割合である成分領域が存在している。また、発熱部とヒータリードとがヒータ継ぎ手部を介して間接的に接続されている場合は、ヒータ継ぎ手部には、第１金属及び第２金属のうち比重が小さい方の金属について、発熱部における含有割合と、ヒータリードにおける含有割合と、の間の大きさの含有割合である成分領域が存在している。そのため、発熱部とヒータリードとの間において、第１金属及び第２金属のうち比重が小さい方の金属の濃度勾配が緩やかとなり、急激な金属元素の移動による空洞が発生しにくく、断線が抑制される。
【００２７】
（１２）（１）〜（１０）のいずれかに記載のガスセンサ素子又は（１１）に記載のヒータを備えたことを特徴とするガスセンサ。
【００２８】
この構成のガスセンサは、電極とリードとの間や、発熱部とヒータリードとの間で、金属元素の急激な濃度勾配が緩和され、熱処理時の金属元素の移動が抑制されて、断線の原因となる空洞が生成しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態に係るマルチガスセンサの構成を説明する長手方向に沿う断面図である。
【図２】第１実施形態に係るマルチガスセンサ装置の構成を説明するブロック図である。
【図３】アンモニアセンサ部の構成を説明する展開図である。
【図４】アンモニア電極の構成を説明する断面図である。
【図５】第２実施形態に係るガスセンサの構成を説明する長手方向に沿う断面図である。
【図６】セラミックヒータの構成を説明する斜視図である。
【図７】セラミックヒータの内部構成を説明する分解斜視図である。
【図８】発熱抵抗体の構成を説明する断面図である。
【図９】第３実施形態に係るアンモニアセンサ部の構成を説明する展開図である。
【図１０】第３実施形態における、アンモニア電極とアンモニア電極リードの接続構造を説明する断面図である。
【図１１】第４実施形態における、アンモニア電極とアンモニア電極リードの接続構造を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るガスセンサ素子（アンモニアセンサ部２１）を備えたマルチガスセンサ装置１について、図１〜４を参照しながら説明する。本実施形態のマルチガスセンサ装置１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。
【００３１】
なお、本実施形態のマルチガスセンサ装置１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。
【００３２】
マルチガスセンサ装置１には、図１および図２に示すように、センサ本体であるマルチガスセンサ２（本発明のガスセンサに相当）と、マルチガスセンサ２を制御すると共にセンサ出力を演算処理することにより、ＮＯ、ＮＯ２およびアンモニアの濃度を算出する制御部３と、が主に設けられている。
【００３３】
マルチガスセンサ２には、図１に示すように、センサ素子部１０と、主体金具１１０と、セパレータ１３４と、接続端子１３８と、が主に設けられている。なお、以下の説明では、マルチガスセンサ２のセンサ素子部１０が配置されている側（図１の下側）を先端側、接続端子１３８が配置されている側（図１の上側）を後端側と表記する。
【００３４】
センサ素子部１０は、軸線Ｏ方向に延びる板形状を有する。センサ素子部１０の後端には電極端子部１０Ａ、１０Ｂが配置されている。図１においては、図示を容易にするために、センサ素子部１０に形成された電極端子部を、電極端子部１０Ａおよび電極端子部１０Ｂのみとしているが、実際には、後述するＮＯｘセンサ部１１やアンモニアセンサ部２１が有する電極等の数に応じて、複数の電極端子部が形成されている。なお、センサ素子部１０のより詳細な説明は後述する。
【００３５】
主体金具１１０は、マルチガスセンサ２をディーゼルエンジンの排気管に固定するネジ部１１１が外表面に形成された筒状の部材である。主体金具１１０には、軸線方向に貫通する貫通孔１１２と、貫通孔１１２の径方向内側に突出する棚部１１３と、が主に設けられている。棚部１１３は、貫通孔１１２の径方向外側から中心に向かって先端側へ近づく傾きを有する内向きのテ―パ面として形成されている。
【００３６】
また、主体金具１１０は、センサ素子部１０の先端側を、貫通孔１１２から先端側に突出させ、センサ素子部１０の後端側を貫通孔１１２の後端側に突出させた状態で保持するものである。
【００３７】
主体金具１１０の貫通孔１１２の内部には、先端側から後端側に向かって順に、センサ素子部１０の径方向周囲を取り囲む筒状の部材であるセラミックホルダ１１４、粉末充填層である滑石リング１１５，１１６、セラミックスリーブ１１７が積層されている。
【００３８】
セラミックスリーブ１１７と主体金具１１０の後端側の端部との間には、加締めパッキン１１８が配置されている。セラミックホルダ１１４と主体金具１１０の棚部１１３との間には、金属ホルダ１１９が配置されている。金属ホルダ１１９は、滑石リング１１５やセラミックホルダ１１４を保持するものである。主体金具１１０の後端側の端部は、加締めパッキン１１８を介してセラミックスリーブ１１７を先端側に向かって押し付けるように加締められる部分である。
【００３９】
主体金具１１０の先端側の端部には、外部プロテクタ１２１および内部プロテクタ１２２が設けられている。外部プロテクタ１２１および内部プロテクタ１２２は、先端側の端部が閉塞されたステンレス鋼などの金属材料から形成された筒状の部材である。内部プロテクタ１２２は、センサ素子部１０の先端側の端部を覆った状態で主体金具１１０に溶接され、外部プロテクタ１２１は、内部プロテクタ１２２を覆った状態で主体金具１１０に溶接されている。
【００４０】
主体金具１１０の後端側の端部には、筒状に形成された外筒１３１の先端側の端部が固定されている。さらに、外筒１３１の後端側の端部である開口には、当該開口を閉塞するグロメット１３２が配置されている。
【００４１】
グロメット１３２には、リード線１４１が挿通されるリード線挿通孔１３３が形成されている。リード線１４１は、センサ素子部１０の電極端子部１０Ａや、電極端子部１０Ｂに電気的に接続されるものである。
【００４２】
セパレータ１３４は、センサ素子部１０の後端側に配置された筒状に形成された部材である。セパレータ１３４の内部に形成された空間は、軸線方向に貫通する挿通孔１３５である。セパレータ１３４の外表面には、径方向外側に突出する鍔部１３６が形成されている。
【００４３】
セパレータ１３４の挿通孔１３５には、センサ素子部１０の後端部が挿入され、電極端子部１０Ａ、１０Ｂがセパレータ１３４の内部に配置される。
【００４４】
セパレータ１３４と外筒１３１との間には、筒状に形成された保持部材１３７が配置されている。保持部材１３７は、セパレータ１３４の鍔部１３６と当接すると共に、外筒１３１の内面とも当接することにより、セパレータ１３４を外筒１３１に対して固定保持するものである。
【００４５】
接続端子１３８は、セパレータ１３４の挿通孔１３５内に配置される部材であり、センサ素子部１０の電極端子部１０Ａや電極端子部１０Ｂと、リード線１４１と、をそれぞれ独立に電気的に接続する導電部材である。なお、図１では、図示を容易にするために、２つの接続端子１３８のみが図示されている。
【００４６】
マルチガスセンサ装置１の制御部３は、図２に示すように、マルチガスセンサ装置１が搭載された車両の車両側制御装置であるＥＣＵ２００と電気的に接続されている。ＥＣＵ２００は、制御部３で算出された排気ガス中のＮＯ濃度、ＮＯ２濃度およびアンモニア濃度を示すデータを受信し、受信データに基づいてディーゼルエンジンの運転状態の制御処理を実行したり、触媒に蓄積されたＮＯｘの浄化処理を実行したりするものである。
【００４７】
ここで、センサ素子部１０の構成の詳細について、図２を参照しながら説明する。なお、図２では説明の便宜のために、センサ素子部１０の長手方向に沿う断面図のみを表示している。
【００４８】
センサ素子部１０には、ＮＯｘセンサ部（ＮＯｘ検出素子）１１と、アンモニアセンサ部（本発明のガスセンサ素子に相当）２１と、が主に設けられている。本実施形態におけるＮＯｘセンサ部１１は、公知のＮＯｘセンサと同様な構成を有している。
【００４９】
ＮＯｘセンサ部１１は、主に、絶縁層１０ｅ、第１固体電解質体１２ａ、絶縁層１０ｄ、第３固体電解質体１６ａ、絶縁層１０ｃ、第２固体電解質体１８ａ、及び絶縁層１０ｂ、１０ａが、この順に積層された構造となっている。上述の各絶縁層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅはアルミナを主体として形成されている。
【００５０】
さらにＮＯｘセンサ部１１には、第１測定室Ｓ１が第１固体電解質体１２ａと第３固体電解質体１６ａとの層間に設けられ、ＮＯｘ測定室に相当する第２測定室Ｓ２が、第１固体電解質体１２ａと第２固体電解質体１８ａとの層間に、第３固体電解質体１６ａを貫通して設けられている。
【００５１】
被測定ガスが導入される第１測定室Ｓ１の入口端（図２の左側の端）には、第１拡散抵抗体１４が配置されている。第１測定室Ｓ１における入口端と反対側の端（図２の右側の端）には、第１測定室Ｓ１と第２測定室Ｓ２とを区画する第２拡散抵抗体１５が配置されている。上述の第１拡散抵抗体１４および第２拡散抵抗体１５はアルミナ等の多孔質物質から形成され、被測定ガスの透過性を有している。
【００５２】
ＮＯｘセンサ部１１には、さらに、ＮＯｘセンサ部１１や、アンモニアセンサ部２１を活性温度にまで昇温し、それぞれのセンサを構成する固体電解質体における酸素イオンの導電性を高めるヒータ１９が設けられている。ヒータ１９は、白金または白金を含む合金を、センサ素子部１０の長手方向に沿って延びる長尺板状に形成したものであり、絶縁層１０ｂおよび絶縁層１０ａの間に埋設されるものである。
【００５３】
その他にＮＯｘセンサ部１１には、第１ポンピングセル１２と、酸素濃度検出セル１６と、第２ポンピングセル１８と、が設けられている。
【００５４】
第１ポンピングセル１２は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体とする第１固体電解質体１２ａと、白金を主体とする内側第１ポンピング電極１２ｂおよび外側第１ポンピング電極１２ｃと、から主に構成されている。
【００５５】
内側第１ポンピング電極１２ｂは、第１固体電解質体１２ａにおける第１測定室Ｓ１に露出する面に設けられている。さらに内側第１ポンピング電極１２ｂは、多孔質体からなる保護層１２ｄによって第１測定室Ｓ１側の表面が覆われている。
【００５６】
外側第１ポンピング電極１２ｃは、内側第１ポンピング電極１２ｂの対極となる電極であり、内側第１ポンピング電極１２ｂとの間に第１固体電解質体１２ａを挟んで配置されるものである。絶縁層１０ｅにおける外側第１ポンピング電極１２ｃが配置された領域に相当する部分は、くり抜かれて多孔質体１２ｅが充填されている。多孔質体１２ｅは、外側第１ポンピング電極１２ｃと外部との間でガス（酸素）の出入りを可能とするものである。
【００５７】
酸素濃度検出セル１６は、ジルコニアを主体とする第３固体電解質体１６ａと、白金を主体とし、第３固体電解質体１６ａを間に挟んで配置された検知電極１６ｂおよび基準電極１６ｃと、から主に構成されている。
【００５８】
検知電極１６ｂは、第３固体電解質体１６ａにおける第１測定室Ｓ１に露出する面であって、内側第１ポンピング電極１２ｂよりも下流側、言い換えると、第２拡散抵抗体１５側の領域に設けられている。
【００５９】
検知電極１６ｂの対極である基準電極１６ｃは、絶縁層１０ｃを切り抜いて形成した基準酸素室１７の内部に配置されている。この基準酸素室１７の内部には、多孔質体が充填されている。基準酸素室１７には、第１測定室Ｓ１から送りこまれた酸素が存在し、基準酸素室１７内の酸素が酸素基準とされている。
【００６０】
第２ポンピングセル１８は、ジルコニアを主体とする第２固体電解質体１８ａと、白金を主体とする内側第２ポンピング電極（電極）１８ｂおよび第２ポンピング対電極（電極）１８ｃと、から主に構成されている。
【００６１】
内側第２ポンピング電極１８ｂは、第２固体電解質体１８ａにおける第２測定室Ｓ２に露出する領域に設けられている。第２ポンピング対電極１８ｃは、第２固体電解質体１８ａにおける基準酸素室１７に露出する領域であって、基準電極１６ｃと対向する部分に設けられている。
【００６２】
さらに、上述の内側第１ポンピング電極１２ｂ、検知電極１６ｂ、および、内側第２ポンピング電極１８ｂは、それぞれ基準電位に接続されている。
【００６３】
その一方で、アンモニアセンサ部２１は、ＮＯｘセンサ部１１の外表面、より具体的には、絶縁層１０ｅの上に形成されている。アンモニアセンサ部２１は、ＮＯｘセンサ部１１における基準電極１６ｃと軸線Ｏ方向に略同位置（例えば図２の上側）に配置されている。
【００６４】
本実施形態では、ＮＯｘセンサ部１１の第２固体電解質体１８ａの制御温度を６００℃としたときに、ＮＯｘセンサ部１１の外表面の温度が６５０℃となる位置に、アンモニアセンサ部２１が配置されている。
【００６５】
アンモニアセンサ部２１は、図２および図３に示すように、白金を主体とする基準電極２１ａ（本発明の第２電極に相当）と、ジルコニアを主体とするアンモニア用固体電解質体２３（本発明の固体電解質体に相当）と、酸化コバルトおよびジルコニアを主体とする中間層（電極）２１ｂと、金を主体とするアンモニア電極（本発明の電極に相当）２１ｃと、から主に構成されている。さらに、アンモニアセンサ部２１は、多孔質からなる保護層２４によって一体に覆われている。
【００６６】
基準電極２１ａは、その電極表面で可燃性ガスが燃焼する電極であり、例えばＰｔ単体であるか、またはＰｔを主成分とする材料で構成されている。さらに、基準電極２１ａは、絶縁層１０ｅの外側面（図３の上側の面）に配置された矩形状の電極であり、絶縁層１０ｅの長手方向（図３の左右方向）に延びる、白金を主体とする基準電極リード２５が設けられている。基準電極リード２５の後端側（図３の右側）の端部は、電極端子部を形成している。
【００６７】
アンモニア用固体電解質体２３は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等の酸素イオン伝導性材料で構成されたものであり、絶縁層１０ｅとの間に基準電極２１ａを挟んで配置されるものである。
【００６８】
中間層２１ｂは、アンモニア用固体電解質体２３の外側面であって、基準電極２１ａと対向する位置に配置されたものである。
なお、本実施形態では、中間層２１ｂは、酸化コバルトとジルコニアとを主体としていたが、酸素イオン導電性の固体電解質成分（つまりはジルコニア）を５０質量％以上含有するとともに、Ｍｎ，Ｃｕ，ＮｉおよびＣｅの群から選ばれる１種以上の金属の酸化物である第１の金属酸化物を含む層であっても良い。また、例えば、第１の金属酸化物が、酸化コバルト（Ｃｏ３Ｏ４）である場合には、被検出ガスに含まれるＨ２Ｏによって、アンモニアセンサ部２１におけるアンモニア濃度の感度の変動が抑制される。上述の第１の金属酸化物は、金属酸化物または複合酸化物の形態をとるものである。なお、中間層２１ｂに含まれる固体電解質成分は、本発明のガスセンサを構成する固体電解質体と同一の組成であってもよいし、異なる成分であってもよい。
【００６９】
中間層２１ｂに含有される第１の金属酸化物の割合は、１質量％から５０質量％までであることが好ましい。第１の金属酸化物の含有割合が１質量％未満であると、中間層２１ｂのアンモニアガスに対する選択性が十分に確保できないおそれがある。また、第１の金属酸化物の含有割合が５０質量％を超えると、中間層２１ｂの固体電解質成分の割合が少なくなり、中間層２１ｂの酸素イオン伝導性が低下するおそれがある。
【００７０】
さらに、中間層２１ｂが多孔質であることが好ましい。中間層２１ｂを多孔質体から形成することにより、中間層２１ｂのアンモニアガスに対する選択性が向上し、アンモニアセンサ部２１におけるアンモニアガスの検出感度が向上する。
【００７１】
なお、中間層２１ｂに第１の金属酸化物が含まれるか否かは、アンモニアセンサ部２１の断面をＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）で分析することにより確認できる。一般的には、切断面の３ヶ所をＥＰＭＡで分析し、分析結果の平均値によって確認できる。
【００７２】
アンモニア電極２１ｃは、中間層２１ｂの外側面に配置されたものである。言い換えると、アンモニア電極２１ｃは、基準電極２１ａとの間にアンモニア用固体電解質体２３および中間層２１ｂを挟んで配置されたものである。
【００７３】
アンモニア電極２１ｃには、アンモニア電極リード（本発明のリードに相当）２１ｄがアンモニア電極２１ｃから後端側に向かって延びて形成されている。詳細には、図４に示すように、アンモニア電極２１ｃには、アンモニア電極リード２１ｄが、継ぎ手部（本発明の成分領域に相当）７０を介して電気的に接続されている。継ぎ手部７０の詳細については、後述する。アンモニア電極リード２１ｄは、白金を主成分とする材料で形成されている。すなわち、アンモニア電極リード２１ｄは、白金を５０質量％以上含有している。白金は、本発明の第２金属に相当する。また、アンモニア電極リード２１ｄの後端側の端部は、電極端子部を形成している。
【００７４】
また、アンモニア電極２１ｃは、Ａｕ（金）を主成分としている。すなわち、アンモニア電極２１ｃは、Ａｕを７０質量％以上含有する材料から形成された電極であり、検知電極として働くものである。金は、本発明の第１金属に相当する。なお、アンモニア電極２１ｃには、上述の第１の金属酸化物が含まれていても、含まれていなくても良いが、含まれない形態とすれば、アンモニア電極２１ｃにおけるアンモニアガスの燃焼が抑制され、アンモニア電極２１ｃと中間層２１ｂとの界面に到達するアンモニアガスが減少しにくい。言い換えると、アンモニアセンサ部２１の検知精度が向上し、特に、１０ｐｐｍ付近の低濃度のアンモニアを高い精度で検出することが可能となる。
【００７５】
また、Ａｕを７０質量％以上含有する材料からアンモニア電極２１ｃを形成することにより、アンモニア電極２１ｃにおける集電体としての能力が確保される。なお、Ａｕの含有量が７０質量％未満の材料を用いてアンモニア電極２１ｃを形成すると、アンモニア電極２１ｃにおける集電体としての能力確保が難しくなる。つまり、アンモニアセンサ部２１によるアンモニアガスの検知が困難になる。
【００７６】
アンモニア電極２１ｃを、Ｚｒ（ジルコニウム），Ｙ（イットリウム），Ａｌ（アルミニウム）およびＳｉ（ケイ素）の群から選ばれる１種以上の金属の酸化物である第２の金属酸化物を含む多孔質電極として形成することで、アンモニア電極２１ｃにガス透過性を付与することができる。そのため、アンモニアガスがアンモニア電極２１ｃを透過することができ、アンモニア電極２１ｃと中間層２１ｂとの界面まで容易に到達することができる。なお、アンモニア電極２１ｃは、第２の金属酸化物を５質量％から３０質量％までの割合で含有していることが好ましい。
【００７７】
アンモニア電極２１ｃと中間層２１ｂとの界面まで到達したアンモニアガスは、当該界面において酸素イオンと反応（電極反応）する。そのため、アンモニア電極２１ｃと中間層２１ｂとがアンモニアガスの検知部として機能することができる。ここで、第１の金属酸化物を、アンモニア電極２１ｃと中間層２１ｂとの界面に存在させることにより、アンモニア電極２１ｃおよび中間層２１ｂにおける例えばＨＣガス等のアンモニアガス以外のガスに対する感度を低下させ、アンモニアガスの選択性を向上させることができる。
【００７８】
アンモニアガスの選択性が向上する理由は明らかではないが、上述の界面に介在する第１の金属酸化物が、電極反応場を修飾するためと考えられている。さらに、第１の金属酸化物は、酸性の性質を有するため、塩基性分子であるＮＨ３と強く相互作用し、他のガスよりもＮＨ３に対する電極反応が有利に進むと考えられている。これらのことから、アンモニア電極２１ｃおよび中間層２１ｂにおけるアンモニアガスの選択性が向上していると考えられている。
【００７９】
なお、本実施形態では、アンモニア電極２１ｃと中間層２１ｂとを分けて設けているが、アンモニア電極２１ｃに、中間層２１ｂに含まれる酸化コバルトを含有させて、中間層２１ｂを省略してもよい。
【００８０】
保護層２４は、アンモニア電極２１ｃへの被毒物質の付着を防止すると共に、外部からアンモニアセンサ部２１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。保護層２４を形成する材料としては、アルミナ（酸化アルミニウム）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、シリカアルミナ、および、ムライトの群から選ばれる少なくとも１種の材料を例示できる。保護層２４による被測定ガスの拡散速度は、保護層２４の厚さや、粒径や、粒度分布や、気孔率や、配合比率などを調整することにより調整される。
【００８１】
なお、上述の実施形態のように保護層２４を設けてもよいし、保護層２４を設けることなくアンモニア電極２１ｃなどを露出させてもよく、特に限定するものではない。
【００８２】
制御部３には、図２に示すように、回路基板上に配置されたアナログ回路である制御回路５０と、マイクロコンピュータ６０と、が設けられている。
【００８３】
マイクロコンピュータ６０は、制御部３の全体を制御するものである。マイクロコンピュータ６０には、中央演算処理装置であるＣＰＵ６１と、記憶手段であるＲＡＭ６２およびＲＯＭ６３と、信号入出力部６４と、Ａ／Ｄコンバータ６５と、クロック（図示せず。）と、が主に設けられている。マイクロコンピュータ６０は、ＲＯＭ６３などに予め格納されたプログラムをＣＰＵ６１が実行することにより、各種の処理を行うものである。
【００８４】
制御回路５０は、基準電圧比較回路５１と、Ｉｐ１ドライブ回路５２と、Ｖｓ検出回路５３と、Ｉｃｐ供給回路５４と、Ｉｐ２検出回路５５と、Ｖｐ２印加回路５６と、ヒータ駆動回路５７と、起電力検出回路５８と、から主に構成されている。
【００８５】
Ｉｐ１ドライブ回路５２は、ＮＯｘセンサ部１１の外側第１ポンピング電極１２ｃに電気的に接続され、Ｖｓ検出回路５３およびＩｃｐ供給回路５４は、基準電極１６ｃに並列に電気的に接続されている。Ｉｐ２検出回路５５およびＶｐ２印加回路５６は、第２ポンピング対電極１８ｃに並列に電気的に接続され、ヒータ駆動回路５７は、ヒータ１９に電気的に接続されている。
【００８６】
起電力検出回路５８は、アンモニアセンサ部２１における基準電極２１ａおよびアンモニア電極２１ｃに電気的に接続されている。さらに、起電力検出回路５８は、基準電極２１ａおよびアンモニア電極２１ｃの間の起電力である、アンモニア起電力ＥＭＦを検出してマイクロコンピュータ６０に出力している。
【００８７】
Ｉｐ１ドライブ回路５２は、内側第１ポンピング電極１２ｂと外側第１ポンピング電極１２ｃとの間に第１ポンピング電流Ｉｐ１を供給するとともに、供給した第１ポンピング電流Ｉｐ１を検出するものである。
【００８８】
Ｖｓ検出回路５３は、検知電極１６ｂと基準電極１６ｃとの間の電圧Ｖｓを検出し、検出した結果を基準電圧比較回路５１に出力するものである。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、比較した結果をＩｐ１ドライブ回路５２に出力するものである。
【００８９】
Ｉｐ１ドライブ回路５２は、電圧Ｖｓが上述の基準電圧と等しくなるようにＩｐ１電流の流れる向きと、大きさとを制御するとともに、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ものである。
【００９０】
Ｉｃｐ供給回路５４は、検知電極１６ｂと基準電極１６ｃとの間に微弱な電流Ｉｃｐを流すものであり、電流Ｉｃｐを供給することで、酸素を第１測定室Ｓ１から基準酸素室１７内に送り込み、基準電極１６ｃを基準となる所定の酸素濃度に晒させるものである。
【００９１】
Ｖｐ２印加回路５６は、内側第２ポンピング電極１８ｂと第２ポンピング対電極１８ｃとの間に、一定電圧Ｖｐ２（例えば、４５０ｍＶ）を印加し、ＮＯｘを窒素と酸素に分解させるものである。一定電圧Ｖｐ２は、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電圧である。
【００９２】
Ｉｐ２検出回路５５は、第２ポンピングセル１８に流れる第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出するものである。第２ポンピング電流Ｉｐ２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１８ａを介して第２ポンピング対電極１８ｃ側に汲み出される際に流れる電流である。
【００９３】
Ｉｐ１ドライブ回路５２は、検出した第１ポンピング電流Ｉｐ１の値をＡ／Ｄコンバータ６５に出力するものであり、Ｉｐ２検出回路５５は、検出した第２ポンピング電流Ｉｐ２の値をＡ／Ｄコンバータ６５に出力するものである。Ａ／Ｄコンバータ６５は、第１ポンピング電流Ｉｐ１および第２ポンピング電流Ｉｐ２の値をデジタル変換し、信号入出力部６４を介してＣＰＵ６１に出力するものである。
【００９４】
次に、ＮＯｘセンサ部１１およびアンモニアセンサ部２１が形成されたセンサ素子部１０の製造方法について説明する。ここでは、アンモニアセンサ部２１の製造方法について説明する。なお、ＮＯｘセンサ部１１の製造方法は公知の製造方法であるため、本実施形態ではその詳細な説明を省略する。
【００９５】
アンモニアセンサ部２１の製造方法について、図３，４を参照して以下に説明する。
最初に、絶縁層１０ｅの上に基準電極２１ａを形成するＰｔ、アルミナ（共素地として用いる無機酸化物）、バインダおよび有機溶剤を含む電極ペースト（以下、「Ｐｔ系ペースト」と表記する。）をスクリーン印刷により配置し、所定温度（約１４００℃以上）で焼成する。
【００９６】
焼成された基準電極２１ａの上に、アンモニア用固体電解質体２３を形成する固体電解質体の成分となる酸化物粉末、バインダおよび有機溶剤を含むペーストをスクリーン印刷により配置し、所定温度（例えば、１５００℃）で焼成する。以上により、基準電極２１ａ、および、アンモニア用固体電解質体２３が形成される。
【００９７】
次いで、アンモニア用固体電解質体２３の上に、中間層２１ｂを形成する上記第１の金属酸化物および固体電解質成分を含むペーストをスクリーン印刷により配置し、所定温度（例えば、１０００℃）で焼成することにより、中間層２１ｂが形成される。
【００９８】
さらに、中間層２１ｂの上に、アンモニア電極リード２１ｄを形成するＰｔ系ペーストをスクリーン印刷により配置する。そして、このＰｔ系ペーストの端部に重ねるようにして、継ぎ手部７０を形成するペーストをスクリーン印刷により配置する。次に、この継ぎ手部７０を形成するペーストに重ねるようにして、アンモニア電極２１ｃを形成するＡｕ系ペーストをスクリーン印刷により配置し、所定温度（例えば、１０００℃）で焼成することにより、アンモニア電極２１ｃが形成される。最後に、基準電極２１ａ、アンモニア用固体電解質体２３、中間層２１ｂおよびアンモニア電極２１ｃを覆うように、アルミナ等を含むペーストをスクリーン印刷により配置し、所定温度（例えば、１０００℃）で焼成することにより、保護層２４が形成される。以上によりアンモニアセンサ部２１が形成される。
【００９９】
次に、本実施形態の特徴であるアンモニア電極２１ｃと、アンモニア電極リード２１ｄとの間の継ぎ手部７０について説明する。
継ぎ手部７０には、Ａｕ（第１金属）及びＰｔ（第２金属）が合計５０質量％以上含有されている。継ぎ手部７０は、アンモニア電極２１ｃにおけるＡｕの含有割合と、アンモニア電極リード２１ｄにおけるＡｕの含有割合と、の間の大きさのＡｕの含有割合となっている。すなわち、継ぎ手部７０のＡｕの濃度は、アンモニア電極２１ｃよりも低く、かつアンモニア電極リード２１ｄよりも高い。また、継ぎ手部７０のＰｔの含有割合は、アンモニア電極２１ｃにおけるＰｔの含有割合と、アンモニア電極リード２１ｄにおけるＰｔの含有割合と、の間の大きさである。すなわち、継ぎ手部７０のＰｔの濃度は、アンモニア電極リード２１ｄよりも低く、かつアンモニア電極２１ｃよりも高い。すなわち、Ａｕ濃度について、継ぎ手部７０は、アンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄの間の濃度とされている。また、Ｐｔ濃度についても、継ぎ手部７０は、アンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄの間の濃度とされている。
継ぎ手部７０のＡｕの濃度は、継ぎ手部７０におけるＡｕ及びＰｔの全体を１００質量％とした場合に、３０〜７０質量％であることが好ましく、４０〜６０質量％であることがより好ましく、４５〜５５質量％であることが更に好ましい。
継ぎ手部７０のＰｔの濃度は、継ぎ手部７０におけるＡｕ及びＰｔの全体を１００質量％とした場合に、３０〜７０質量％であることが好ましく、４０〜６０質量％であることがより好ましく、４５〜５５質量％であることが更に好ましい。
継ぎ手部７０における金属成分は、実質的に、Ａｕ及びＰｔからなることが好ましい。ここで、「実質的に、Ａｕ及びＰｔからなる」とは、Ａｕ及びＰｔ以外の他の金属成分が実質的に０％（具体的には、５．０質量％未満）であることを意味する。
【０１００】
本実施形態のガスセンサ素子（アンモニアセンサ部２１）では、継ぎ手部７０の存在により、金属元素の急激な濃度勾配が緩やかとなり、焼成時（熱処理時）でもアンモニア電極２１ｃのＡｕがアンモニア電極リード２１ｄへ移動しにくい。よって、Ａｕの移動に起因する空洞が発生しにくく、断線が抑制される。
第１金属がＡｕであり、第２金属がＰｔの場合は、焼成時に金属元素の移動が起こりやすい組合せであるが、継ぎ手部７０を介在させることによって、金属元素の移動を効果的に抑制できる。
【０１０１】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るガスセンサ３１０について、図５〜８を参照しながら説明する。
図５は、ガスセンサ３１０の構成を示した説明図である。ガスセンサ３１０は、酸素検出素子３２０（本発明のガスセンサ素子に相当）と、主体金具３１１と、内側端子部材３３０と、外側端子部材３４０と、セラミックヒータ３００（本発明のヒータに相当）と、を備える。
【０１０２】
酸素検出素子３２０は、先端３２０ｓ（図５下側）が閉じ、後端３２０ｋ（図５上側）が開口し、軸線ＡＸに沿った軸線方向（図５上下方向）に延びる断面略Ｕ字状の有底筒状である。酸素検出素子３２０は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体３２１と、固体電解質体３２１の外周面の一部に、メッキ等によって形成された図示しない外側電極層と、固体電解質体３２１の内周面の一部に、メッキ等によって形成された図示しない内側電極層を備える。また、酸素検出素子３２０の外周面において、軸線ＡＸ方向の中間部には、径方向外側に突出する係合フランジ部３２０ｆが設けられ、後述する主体金具３１１に係合される。
【０１０３】
主体金具３１１は、酸素検出素子３２０の外周の一部を包囲する筒状に形成され、内部に金属製パッキン３８１、３８２、３８３と、インシュレータ３１３、３１３ｂおよびセラミック粉末３１４を介在させて、係合フランジ部３２０ｆと係合し、酸素検出素子３２０を保持している。これにより、酸素検出素子３２０は、主体金具３１１の内側において気密に保持されている。また、主体金具３１１は、主体金具３１１の先端側開口部から突出する酸素検出素子３２０の先端部を覆うように、プロテクタ３１５が取り付けられている。このプロテクタ３１５は、外側プロテクタ３１５ａと内側プロテクタ３１５ｂの二重構造を備え、外側プロテクタ３１５ａおよび内側プロテクタ３１５ｂには、排気ガスを透過させる複数のガス透過口が形成されている。酸素検出素子３２０の図示しない外側電極層は、プロテクタ３１５のガス透過口を通して、排気ガスと接触することができる。
【０１０４】
主体金具３１１は、外周面に形成された六角部３１１ｃの後端側に接続部３１１ｄを備える。接続部３１１ｄは、筒状の金属外筒３１６の先端側が外側から全周レーザ溶接により固着されている。金属外筒３１６の後端側開口部は、フッ素ゴムで構成されたグロメット３１７を嵌入させて加締封止されている。グロメット３１７の先端側には、絶縁性のアルミナセラミックからなるセパレータ３１８が配置されている。そして、グロメット３１７およびセパレータ３１８を貫通してセンサ出力リード線３１９、３１９ｂおよびヒータリード線３１２ｂ、３１２ｃが配置されている。なお、グロメット３１７の中央には、軸線ＡＸに沿って貫通口が形成されており、この貫通口に撥水性および通気性を兼ね備えるシート状のフィルタ３８５を被せた状態の金属パイプ３８６が嵌め込まれている。これにより、ガスセンサ３１０の外部の大気はフィルタ３８５を介して金属外筒３１６内に導入され、ひいては酸素検出素子３２０の内部空間Ｇ内に導入される。
【０１０５】
外側端子部材３４０は、ステンレス鋼板からなり、軸線ＡＸの直交方向断面が略Ｃ字状の外嵌部３４１と、外嵌部３４１の後端側中央付近から後端側に延びるセパレータ挿入部３４２と、さらにこの後端側に位置し、センサ出力リード線３１９ｂの芯線を加締により把持し、外側端子部材３４０とセンサ出力リード線３１９ｂとを電気的に接続するコネクタ部３４３とを備える。セパレータ挿入部３４２は、セパレータ３１８内に挿入されると共に、このセパレータ挿入部３４２から分岐して突出するセパレータ当接部３４２ｄが、保持孔３１８ｄに弾性的に当接することにより外側端子部材３４０自身をセパレータ３１８内に保持している。また、外嵌部３４１は、径方向断面の内接円の径が、酸素検出素子３２０の後端側における外周面の径より小さく形成されている。このため、外側端子部材３４０が酸素検出素子３２０に組み付けられた状態では、外嵌部３４１は、自身の弾性力により、酸素検出素子３２０の外周面に形成された外側電極層に押圧力を伴い接触するため、外側電極層との電気的導通を保持している。従って、外側電極層に発生した起電力は、外嵌部３４１およびセンサ出力リード線３１９ｂを介して外部に取り出される。
【０１０６】
内側端子部材３３０は、ステンレス鋼板からなり、軸線ＡＸの直交方向断面が馬蹄形状の挿入部３３３と、挿入部３３３の後端側中央付近から後端側に延びるセパレータ挿入部３３２と、さらにこの後端側に位置し、センサ出力リード線３１９の芯線を加締により把持し、内側端子部材３３０とセンサ出力リード線３１９とを電気的に接続するコネクタ部３３１とを備える。セパレータ挿入部３３２は、セパレータ３１８内に挿入されると共に、このセパレータ挿入部３３２から分岐して突出するセパレータ当接部３３２ｄが、保持孔３１８ｄに弾性的に当接して、内側端子部材３３０自身をセパレータ３１８内に保持している。また、挿入部３３３は、先端側に突出するヒータ押圧部３３６を備える。ヒータ押圧部３３６は、軸線ＡＸ方向から見たとき、概ね１／４円弧状に形成されており、挿入部３３３が酸素検出素子３２０内に組み付けられたとき、セラミックヒータ３００の側面が酸素検出素子３２０の内周面に当接するようにセラミックヒータ３００を押圧する。
【０１０７】
挿入部３３３は、径方向断面の外接円の径が、酸素検出素子３２０の後端側における内周面の径よりも大きく形成されている。このため、内側端子部材３３０が酸素検出素子３２０に組み付けられた状態では、挿入部３３３は、自身の弾性力により、酸素検出素子３２０の内周面に形成された内側電極層に押圧力を伴い接触するため、内側電極層との電気的導通を保持している。従って内側電極層に発生した起電力は、挿入部３３３およびセンサ出力リード線３１９を介して外部に取り出される。
【０１０８】
セラミックヒータ３００は、内部空間Ｇ内に配置され、内側端子部材３３０によって保持されることにより姿勢を維持している。セラミックヒータ３００は、後述する端子部材４３０がヒータリード線３１２ｂ、３１２ｃと接続され、ヒータリード線３１２ｂ、３１２ｃからの電力の供給により、固体電解質体３２１の内周面を加熱する。セラミックヒータ３００の構成については後に詳述する。
【０１０９】
図６はセラミックヒータの構成を示した説明図である。図７はセラミックヒータの内部構成を示した分解斜視図である。図６に示すように、セラミックヒータ３００は、丸棒状（略円柱形状）に形成されている。そして、図５に示すように、酸素検出素子３２０に内挿されて酸素検出素子３２０を加熱する。なお、セラミックヒータ３００の長手方向の両端部の内、発熱部分を備える側（図６左側）を「先端側」とし、これと反対側の端部を「後端側」として説明する。
【０１１０】
セラミックヒータ３００は、セラミック基体４０２と、電極パッド４２１と、端子部材４３０とを備える。図７に示すように、セラミック基体４０２は、丸棒状のアルミナセラミック製の碍管４０１の外周に絶縁性の高いアルミナセラミック製のグリーンシート４４０，４４６が巻き付けられ、これらを焼成することにより製造される。
【０１１１】
グリーンシート４４０上には、ヒータパターンとしてのＰｔ系の材料を主体とする発熱抵抗体４４１が形成されている。発熱抵抗体４４１は、さらに発熱部４４２と、発熱部４４２の両端にそれぞれ継ぎ手部（本発明のヒータ継ぎ手部、成分領域に相当）４５０を介して接続される一対のリード部４４３（本発明のヒータリードに相当）とを備える。グリーンシート４４０の後端側には、２個のスルーホール４４４を介して、セラミックヒータ３００の外表面上に形成される電極パッド４２１と電気的に接続される。
【０１１２】
グリーンシート４４０上には、リード部４４３を形成するＰｄ系ペーストをスクリーン印刷により配置する。そして、このＰｔ系ペーストの端部に重ねるようにして、継ぎ手部４５０を形成するペーストをスクリーン印刷により配置する。次に、この継ぎ手部４５０を形成するペーストに重ねるようにして、発熱部４４２を形成するＰｔ系ペーストをスクリーン印刷により配置する。
グリーンシート４４６は、グリーンシート４４０のうち発熱抵抗体４４１が形成される側の面に圧着されている。グリーンシート４４６のうち、この圧着面と反対側の面にはアルミナペーストが塗布され、この塗布面を内側にしてグリーンシート４４０，４４６が碍管４０１に巻き付けられて外周から内向きに押圧されることにより、セラミックヒータ成形体が形成される。その後、セラミックヒータ成形体が焼成されることにより、セラミック基体４０２が形成される。
【０１１３】
次に、本実施形態の特徴である発熱部４４２と、リード部４４３との間の継ぎ手部４５０について説明する。
継ぎ手部４５０には、Ｐｔ（第１金属）及びＰｄ（第２金属）が合計５０質量％以上含有されている。継ぎ手部４５０は、発熱部４４２におけるＰｔの含有割合と、リード部４４３におけるＰｔの含有割合と、の間の大きさのＰｔの含有割合となっている。すなわち、継ぎ手部４５０のＰｔの濃度は、発熱部４４２よりも低く、かつリード部４４３よりも高い。また、継ぎ手部４５０のＰｄの含有割合は、発熱部４４２におけるＰｄの含有割合と、リード部４４３におけるＰｄの含有割合と、の間の大きさである。すなわち、継ぎ手部４５０のＰｄの濃度は、リード部４４３よりも低く、かつ発熱部４４２よりも高い。すなわち、Ｐｔ濃度について、継ぎ手部４５０は、発熱部４４２とリード部４４３の間の濃度とされている。また、Ｐｄ濃度についても、継ぎ手部４５０は、発熱部４４２とリード部４４３の間の濃度とされている。
継ぎ手部４５０のＰｔの濃度は、継ぎ手部４５０におけるＰｔ及びＰｄの全体を１００質量％とした場合に、３０〜７０質量％であることが好ましく、４０〜６０質量％であることがより好ましく、４５〜５５質量％であることが更に好ましい。
継ぎ手部４５０のＰｄの濃度は、継ぎ手部４５０におけるＰｔ及びＰｄの全体を１００質量％とした場合に、３０〜７０質量％であることが好ましく、４０〜６０質量％であることがより好ましく、４５〜５５質量％であることが更に好ましい。
継ぎ手部４５０における金属成分は、実質的に、Ｐｔ及びＰｄからなることが好ましい。ここで、「実質的に、Ｐｔ及びＰｄからなる」とは、Ｐｔ及びＰｄ以外の他の金属成分が実質的に０％（具体的には、５．０質量％未満）であることを意味する。
【０１１４】
本実施形態の場合では、継ぎ手部４５０の存在により、金属元素の急激な濃度勾配が緩やかとなり、焼成時（熱処理時）でも、リード部４４３のＰｄが発熱部４４２へ移動しにくい。よって、Ｐｄの移動に起因する空洞が発生しにくく、断線が抑制される。
第１金属がＰｔであり、第２金属がＰｄの場合は、焼成後に金属元素の移動が起こりやすい組合せであるが、継ぎ手部４５０を介在させることによって、金属元素の移動を効果的に抑制できる。
【０１１５】
＜第３実施形態＞
第３実施形態に係るガスセンサ素子（アンモニアセンサ部２１）を備えたマルチガスセンサ装置（本発明のガスセンサに相当）１について、図１，２，９〜１０を参照しながら説明する。なお、第３実施形態のマルチガスセンサ装置１は、一部を除き第１実施形態のマルチガスセンサ装置１と同様の構成であるため、図１，２を用いて説明をする。また、以下の説明では、第１実施形態のマルチガスセンサ装置１と同様の構成については、第１実施形態と同様の符号を用いて、詳しい説明を省略する。
【０１１６】
第３実施形態のマルチガスセンサ装置１には、第１実施形態のマルチガスセンサ装置１（図１，２参照）と同様に、マルチガスセンサ２と、制御部３と、が主に設けられている。制御部３は、第１実施形態のマルチガスセンサ装置１の制御部３と同様の構成であるため、説明を省略する。マルチガスセンサ２は、図１に示すように、センサ素子部１０と、主体金具１１０と、セパレータ１３４と、接続端子１３８と、が主に設けられている。センサ素子部１０には、ＮＯｘセンサ部（ＮＯｘ検出素子）１１と、アンモニアセンサ部（本発明のガスセンサ素子に相当）２１と、が主に設けられている。ＮＯｘセンサ部（ＮＯｘ検出素子）１１は、第１実施形態のＮＯｘセンサ部（ＮＯｘ検出素子）１１と同様の構成であり、説明を省略する。
【０１１７】
アンモニアセンサ部２１は、図２，９に示すように、白金を主体とする基準電極２１ａと、ジルコニアを主体とするアンモニア用固体電解質体２３と、酸化コバルトおよびジルコニアを主体とする中間層（電極）２１ｂと、金を主体とするアンモニア電極（本発明の電極に相当）２１ｃと、から主に構成されている。さらに、アンモニアセンサ部２１は、多孔質からなる保護層２４によって一体に覆われている。アンモニア電極２１ｃには、アンモニア電極リード（本発明のリードに相当）２１ｄがアンモニア電極２１ｃから後端側に向かって延びて形成されている。アンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄとが、直接的に接続されている。アンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄの接続構造については、後で詳細に説明する。
【０１１８】
次に、ＮＯｘセンサ部１１およびアンモニアセンサ部２１が形成されたセンサ素子部１０の製造方法について説明する。ここでは、アンモニアセンサ部２１の製造方法について説明する。なお、ＮＯｘセンサ部１１の製造方法は公知の製造方法であるため、本実施形態ではその詳細な説明を省略する。
【０１１９】
アンモニアセンサ部２１の製造方法について、図１０，１１を参照して以下に説明する。
最初に、絶縁層１０ｅの上に基準電極２１ａを形成するＰｔ、アルミナ（共素地として用いる無機酸化物）バインダおよび有機溶剤を含む電極ペースト（以下、「Ｐｔ系ペースト」と表記する。）をスクリーン印刷により配置し、所定温度（約１４００℃以上）で焼成する。
【０１２０】
焼成された基準電極２１ａの上に、アンモニア用固体電解質体２３を形成する固体電解質体の成分となる酸化物粉末、バインダおよび有機溶剤を含むペーストをスクリーン印刷により配置し、所定温度（例えば、１５００℃）で焼成する。以上により、基準電極２１ａ、および、アンモニア用固体電解質体２３が形成される。
【０１２１】
次いで、アンモニア用固体電解質体２３の上に、中間層２１ｂを形成する上記第１の金属酸化物および固体電解質成分を含むペーストをスクリーン印刷により配置し、所定温度（例えば、１０００℃）で焼成することにより、中間層２１ｂが形成される。
【０１２２】
さらに、中間層２１ｂの上に、アンモニア電極２１ｃを形成するＡｕ系ペーストをスクリーン印刷により配置する。そして、このＡｕ系ペーストの端部に重ねるようにして、アンモニア電極リード２１ｄを形成するＰｔ系ペーストをスクリーン印刷により配置し、所定温度（例えば、１０００℃）で焼成することにより、アンモニア電極２１ｃが形成される。
最後に、基準電極２１ａ、アンモニア用固体電解質体２３、中間層２１ｂおよびアンモニア電極２１ｃを覆うように、アルミナ等を含むペーストをスクリーン印刷により配置し、所定温度（例えば、１０００℃）で焼成することにより、保護層２４が形成される。以上によりアンモニアセンサ部２１が形成される。
【０１２３】
ここで、アンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄとの詳細な接続構造について説明する。
図１０に示すように、この接続構造では、アンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄとが重ならない電極単独部７３と、アンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄとが重なる接続部７１と、アンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄとが重ならないリード単独部７５と、が存在している。接続部７１は、アンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄとが、厚み方向で重なる領域である。
そして、接続部７１は、アンモニア電極２１ｃの上に、アンモニア電極リード２１ｄが被さるようにして形成されている。
【０１２４】
電極単独部７３の主たる金属成分（貴金属成分）である第１金属の比重は、リード単独部７５の主たる金属成分（貴金属成分）である第２金属の比重より低くされている。本実施形態では、第１金属はＡｕとされ、第２金属はＰｔとされている。
図１０に示されるように、接続部７１の厚み（Ｔ３）は、電極単独部７３の厚み（Ｔ１）とリード単独部７５との厚み（Ｔ２）を足した厚み（Ｔ１＋Ｔ２）に比べて、厚くされている。
また、図１０に示すように、接続部７１の断面を観察した際、接続部７１の表面側をリード単独部７５の厚み（Ｔ２）分だけ除外し、かつ接続部７１の裏面側を電極単独部７３の厚み（Ｔ１）分だけ除外して、残った部分である残存部７７（本発明の接合部、成分領域に相当し、図１０におけるクロスハッチング部分）が存在している。
この残存部７７におけるＡｕの含有割合は、電極単独部７３におけるＡｕの含有割合と、リード単独部７５におけるＡｕの含有割合と、の間の大きさになっている。すなわち、この残存部７７に含まれる金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合が、電極単独部７３における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合よりも低く、リード単独部７５における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合よりも多い構成とされている。
なお、「接続部７１の断面を観察した際」とは、「アンモニアセンサ部２１を軸線方向に沿って、アンモニア電極２１ｃで切断して、厚み方向から観察した際」と同義である。
【０１２５】
電極単独部７３の厚み（Ｔ１）は、特に限定されないが、アンモニアガスの検知精度を担保するという観点から、５μｍ〜４０μｍが好ましく、１０μｍ〜３０μｍがより好ましく、１５μｍ〜２５μｍが更に好ましい。
リード単独部７５の厚み（Ｔ２）は、特に限定されないが、高い導電性を確保するという観点と高価な貴金属の使用量を抑えるという観点から、５μｍ〜４０μｍが好ましく、１０μｍ〜３０μｍがより好ましく、１５μｍ〜２５μｍが更に好ましい。
残存部７７の厚みは、特に限定されないが、断線を効果的に抑制するという観点と高価な貴金属の使用量を抑えるという観点から、１μｍ〜４０μｍが好ましく、５μｍ〜３０μｍがより好ましく、１０μｍ〜２０μｍが更に好ましい。
なお、図１０に示すように、リード単独部７５の厚み（Ｔ２）は、接続部７１近傍の部分的に厚くなる箇所（図１０におけるリード単独部７５の左端部分）を除いた厚さとする。また、各厚みは、接続部近傍断面を例えば３００倍でＳＥＭ観察した場合のそれぞれ３箇所の平均値とする。
【０１２６】
この接続構造を形成する方法について説明する。前述のアンモニア電極２１ｃを形成するＡｕ系ペーストをスクリーン印刷により配置する際に、接続部７１となる部位については、電極単独部７３となる部位よりも、Ａｕ系ペーストを厚く塗布する。厚く塗布されたＡｕ系ペーストが、上述の残存部７７を形成することになる。但し、残存部７７では、電極単独部７３よりも、Ａｕの含有割合が少なくなっている。これは、焼成の際に、残存部７７を形成するＡｕ系ペーストから、Ａｕがアンモニア電極リード２１ｄを形成するＰｔ系ペーストに移動するからである。
【０１２７】
電極単独部７３、リード単独部７５、残存部７７における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合は、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）による元素分析をすることによって測定される。各部位におけるＡｕの含有割合としては、各部位断面の複数箇所を測定した測定値の平均値を採用する。
【０１２８】
電極単独部７３における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合は、８０重量％以上が好ましく、８０重量％以上がより好ましく、８６重量％以上が更に好ましい。電極単独部７３における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合の上限値は、１００重量％であってもよい。
このように、電極単独部７３は、Ａｕを主たる金属成分（貴金属成分）としている。よって、電極単独部７３における集電体としての能力が確保される。
なお、電極単独部７３には、上述の第１の金属酸化物が含まれていても、含まれていなくても良いが、含まれない形態とすれば、電極単独部７３におけるアンモニアガスの燃焼が抑制され、電極単独部７３と中間層２１ｂとの界面に到達するアンモニアガスが減少しにくい。言い換えると、アンモニアセンサ部２１の検知精度が向上し、特に、１０ｐｐｍ付近の低濃度のアンモニアを高い精度で検出することが可能となる。
電極単独部７３を、Ｚｒ（ジルコニウム），Ｙ（イットリウム），Ａｌ（アルミニウム）およびＳｉ（ケイ素）の群から選ばれる１種以上の金属の酸化物である第２の金属酸化物を含む多孔質電極として形成することで、電極単独部７３にガス透過性を付与することができる。そのため、アンモニアガスが電極単独部７３を透過することができ、電極単独部７３と中間層２１ｂとの界面まで容易に到達することができる。なお、電極単独部７３は、電極単独部７３全体を１００重量％とした場合に、第２の金属酸化物を５重量％から３０重量％までの割合で含有していることが好ましい。
【０１２９】
リード単独部７５における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合は、電極単独部７３のＡｕの含有割合よりも低い。リード単独部７５における金属成分（貴金属成分）に対するＰｔの含有割合は、５０重量％以上が好ましく、７０重量％以上がより好ましく、９０重量％以上が更に好ましい。
【０１３０】
また、残存部７７における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合は、リード単独部７５における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合よりも多い。
なお、上述のように残存部７７における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合は、通常、電極単独部７３のＡｕの含有割合よりも低い。
【０１３１】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態のアンモニアセンサ部２１では、接続部７１において、電極として機能する部分（電極単独部７３の厚み分）と、リードとして機能する部分（リード単独部７５の厚み分）との間に残存部７７を設けている。よって、Ａｕの移動の起きる部位を残存部７７に留めることができるから、電極として機能する部分からのＡｕの流出を抑制できる。その結果、接続部７１での断線が抑制される。
【０１３２】
＜第４実施形態＞
第４実施形態は、第３実施形態と、アンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄとの接続構造が異なる。この点について、図１１を参照しつつ説明する。なお、その他の構成は、第３実施形態と同様であるので説明を省略する。
図１１に示すように、この接続構造では、アンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄとが重ならない電極単独部８３と、アンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄとが重なる接続部８１と、アンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄとが重ならないリード単独部８５と、が存在している。アンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄとが、直接的に接続されている。
そして、接続部８１は、アンモニア電極リード２１ｄの上に、アンモニア電極２１ｃが被さるようにして形成されている。
【０１３３】
電極単独部８３の主たる金属成分（貴金属成分）である第１金属の比重は、リード単独部８５の主たる金属成分（貴金属成分）である第２金属の比重より低くされている。本実施形態では、第１金属はＡｕとされ、第２金属はＰｔとされている。
図１１に示されるように、接続部８１の厚み（Ｔ６）は、電極単独部８３の厚み（Ｔ４）とリード単独部８５との厚み（Ｔ５）を足した厚み（Ｔ４＋Ｔ５）に比べて、厚くされている。
また、図１１に示すように、接続部８１の断面を観察した際、接続部８１の表面側を電極単独部８３の厚み（Ｔ４）分だけ除外し、かつ接続部８１の裏面側をリード単独部８５の厚み（Ｔ５）分だけ除外して、残った部分である残存部８７（本発明の接合部、成分領域に相当し、図１１におけるクロスハッチング部分）が存在している。
この残存部８７に含まれる金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合が、リード単独部８５における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合よりも多い構成とされている。
なお、「接続部８１の断面を観察した際」とは、「アンモニアセンサ部２１を軸線方向に沿って、アンモニア電極２１ｃで切断して、厚み方向から観察した際」と同義である。
【０１３４】
電極単独部８３の厚み（Ｔ４）は、特に限定されないが、アンモニアガスの検知精度を担保するという観点から、５μｍ〜４０μｍが好ましく、１０μｍ〜３０μｍがより好ましく、１５μｍ〜２５μｍが更に好ましい。
リード単独部８５の厚み（Ｔ５）は、特に限定されないが、高い導電性を確保するという観点と高価な貴金属の使用量を抑えるという観点から、５μｍ〜４０μｍが好ましく、１０μｍ〜３０μｍがより好ましく、１５μｍ〜２５μｍが更に好ましい。
残存部８７の厚みは、特に限定されないが、断線を効果的に抑制するという観点と高価な貴金属の使用量を抑えるという観点から、１μｍ〜４０μｍが好ましく、５μｍ〜３０μｍがより好ましく、１０μｍ〜２０μｍが更に好ましい。
【０１３５】
この接続構造を形成する方法について説明する。アンモニア電極２１ｃを形成するＡｕ系ペーストをスクリーン印刷により配置する際に、接続部８１となる部位については、電極単独部８３となる部位よりも、Ａｕ系ペーストを厚く塗布する。厚く塗布されたＡｕ系ペーストが、上述の残存部８７を形成することになる。但し、残存部８７では、電極単独部８３よりも、Ａｕの含有割合が少なくなっている。これは、焼成の際に、残存部８７を形成するＡｕ系ペーストから、Ａｕがアンモニア電極リード２１ｄを形成するＰｔ系ペーストに移動するからである。
【０１３６】
電極単独部８３、リード単独部８５、残存部８７における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合は、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）による元素分析をすることによって測定される。各部位におけるＡｕの含有割合としては、各部位断面の複数箇所を測定した測定値の平均値を採用する。
【０１３７】
電極単独部８３における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合は、７０重量％以上が好ましく、８０重量％以上がより好ましく、９０重量％以上が更に好ましい。電極単独部８３における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合の上限値は、１００重量％であってもよい。
このように、電極単独部８３は、Ａｕを主たる金属成分（貴金属成分）としている。よって、電極単独部８３における集電体としての能力が確保される。
なお、電極単独部８３には、上述の第１の金属酸化物が含まれていても、含まれていなくても良いが、含まれない形態とすれば、電極単独部８３におけるアンモニアガスの燃焼が抑制され、電極単独部８３と中間層２１ｂとの界面に到達するアンモニアガスが減少しにくい。言い換えると、アンモニアセンサ部２１の検知精度が向上し、特に、１０ｐｐｍ付近の低濃度のアンモニアを高い精度で検出することが可能となる。
電極単独部８３を、Ｚｒ（ジルコニウム），Ｙ（イットリウム），Ａｌ（アルミニウム）およびＳｉ（ケイ素）の群から選ばれる１種以上の金属の酸化物である第２の金属酸化物を含む多孔質電極として形成することで、電極単独部８３にガス透過性を付与することができる。そのため、アンモニアガスが電極単独部８３を透過することができ、電極単独部８３と中間層２１ｂとの界面まで容易に到達することができる。なお、電極単独部８３は、電極単独部８３全体を１００重量％とした場合に、第２の金属酸化物を５重量％から３０重量％までの割合で含有していることが好ましい。
【０１３８】
リード単独部８５における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合は、電極単独部８３のＡｕの含有割合よりも低い。リード単独部８５における金属成分（貴金属成分）に対するＰｔの含有割合は、５０重量％以上が好ましく、７０重量％以上がより好ましく、９０重量％以上が更に好ましい。
【０１３９】
また、残存部８７における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合は、リード単独部８５における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合よりも多い。
なお、上述のように残存部８７における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合は、電極単独部８３のＡｕの含有割合よりも低い。
【０１４０】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態のアンモニアセンサ部２１では、接続部８１において、電極として機能する部分（電極単独部８３の厚み分）と、リードとして機能する部分（リード単独部８５の厚み分）との間に残存部８７を設けている。よって、Ａｕの移動の起きる部位を残存部８７に留めることができるから、電極として機能する部分からのＡｕの流出を抑制できる。その結果、接続部８１での断線が抑制される。
【実施例】
【０１４１】
実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
１．試料の作製
第１実施形態の図４に示される構成と同様の電極を作製した。
Ｐｔ系電極用のペーストは、Ｐｔ、Ａｕ、エチルセルロース、ブチルカルビトール、ジルコニアを含有している。Ｐｔ系電極用のペーストの組成は、焼成後にＰｔ／Ａｕ比が下記の値となるように調製した。
Ｐｔ／Ａｕ比＝１４／８６（ｍａｓｓ％）
Ｐｄ系電極用のペーストは、Ｐｄ、Ａｕ、エチルセルロース、ブチルカルビトール、ジルコニアを含有している。Ｐｄ系電極用のペーストの組成は、焼成後にＰｄ／Ａｕ比が下記の値となるように調製した。
Ｐｄ／Ａｕ比＝７／９３（ｍａｓｓ％）
リード用のペーストは、Ｐｔ、エチルセルロース、ブチルカルビトール、ジルコニアを含有している。リード用のペーストの組成は、焼成後にＰｔが下記の値となるように調製した。
リード：Ｐｔ１００ｍａｓｓ％
【０１４２】
継ぎ手部用のペーストは、Ｐｔ、Ａｕ、エチルセルロース、ブチルカルビトール、ジルコニアを含有している。継ぎ手部用のペーストは、焼成後にＰｔ／Ａｕ比が下記の値となるように調製した。
（１）Ｐｔ／Ａｕ比＝７０／３０（ｍａｓｓ％）
（２）Ｐｔ／Ａｕ比＝４３／５７（ｍａｓｓ％）
（３）Ｐｔ／Ａｕ比＝３０／７０（ｍａｓｓ％）
【０１４３】
アルミナ基板の上に、リード用のペーストをスクリーン印刷により配置した。そして、このリード用のペーストの端部に重ねるようにして、継ぎ手部用のペーストをスクリーン印刷により配置した。次に、継ぎ手部用のペーストに重ねるようにして、電極用のペーストをスクリーン印刷により配置し、所定温度（１１００℃）で焼成した。
このようにして、電極が２種、継ぎ手部が３種の組み合わせの合計６種の試料を実施例として用意した。
また、比較のために、継ぎ手部を用いずに、電極とリードが直接接触した試料を比較例として用意した。比較例では、上述のＰｔ系電極用のペーストを用いて電極を形成し、上述のリード用のペーストを用いてリードを形成した。アルミナ基板の上に、リード用のペーストをスクリーン印刷により配置した。そして、このリード用のペーストの端部に重ねるようにして、Ｐｔ系電極用のペーストをスクリーン印刷により配置し、所定温度（１１００℃）で焼成した。
【０１４４】
２．評価
比較例において、電極のうちリードが直接接触している部分の色を観察した。この色を基準色とした。比較例では、電極のＡｕがリードへ移動したため、電極のうちリードが直接接触している部分では、ジルコニアの白色が目立つようになっており、基準色は白系の色であった。
実施例において、電極のうち継ぎ手部が接触している部分の色を観察した。この色を上記基準色と比較した。実施例において、電極のＡｕのリードへ移動が比較例よりも少なくなれば、ジルコニアの白色が目立たなくなり、基準色よりも暗い色が観察される。よって、基準色よりも暗い色が観察された場合を良好（○）とした。一方、実施例において、電極のＡｕのリードへ移動が比較例と同等又は比較例よりも多くなれば、ジルコニアの白色がより目立つようになり、基準色と同等、又は基準色よりも明るい色が観察される。よって、基準色と同等、又は基準色よりも明るい色が観察された場合を不良（×）とした。
＜評価＞
○：基準色よりも暗い色である。
×：基準色と同等、又は基準色よりも明るい色である。
【０１４５】
３．結果
結果を表１に示す。
継ぎ手部を用いた実施例では、いずれの場合も、継ぎ手部の存在により、金属元素の急激な濃度勾配が緩やかとなり、電極のＡｕが、リードに流れ込むことが抑制されたため、電極のジルコニアが目立ちにくくなっていた。そのため、基準色よりも暗い色が観察された。
【０１４６】
【表１】
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【０１４７】
＜他の実施形態（変形例）＞
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【０１４８】
（１）上記実施形態では、特定ガスがアンモニアである場合を例として説明したが、特定ガスはアンモニアに限定されない。
（２）上記実施形態では第１金属がＡｕ、第２金属がＰｔである場合、第１金属がＰｔ、第２金属がＰｄである場合を例として説明したが、第１金属及び第２金属はそれぞれ比重が異なる組み合わせであれば良く、上記実施例に限定されない。
電極、発熱部、リードに採用される金属種としては、例えば、電極としてはＡｕ，Ｐｔ等が用いられ、発熱部としてはＰｔ，Ｐｄ，Ｗ等が用いられ、リードとしてはＰｄ，Ｐｔ等が用いられる。この場合において、第１金属がＡｕ、第２金属がＰｄである組み合わせ、第１金属がＲｈ、第２金属がＰｔである組み合わせが好適に例示される。
（３）上記実施形態では、図５に記載のような、有底筒状の酸素検出素子を加熱するセラミックヒータをヒータの例として説明したが、ヒータの形態としてはこれに限らず、例えば、第１実施形態にて開示されているヒータ１９に対しても適用可能である。
（４）上記第２実施形態では、発熱部４４２とリード部４４３とが継ぎ手部４５０を介して間接的に接続されている構成を例示したが、第４実施形態のアンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄとの接続構造（図１１参照）のように、発熱部４４２とリード部４４３とが直接接続されている構成であってもよい。具体的には、リード部４４３の上に発熱部４４２が被さる構成であってもよい。この接続構造では、発熱部４４２とリード部４４３とが重ならない発熱部単独部（図示略）と、発熱部４４２とリード部４４３とが重なる接続部（図示略）と、発熱部４４２とリード部４４３とが重ならないリード単独部（図示略）と、が存在している。接続部は、発熱部４４２とリード部４４３とが、厚み方向で重なる領域である。接続部の断面を観察した際、接続部の表面側を発熱部単独部の厚み分だけ除外し、かつ接続部の裏面側をリード単独部の厚み分だけ除外して、残った部分である残存部（本発明のヒータ接合部、成分領域に相当）が存在している。
この残存部におけるＡｕの含有割合は、発熱部単独部におけるＡｕの含有割合と、リード単独部におけるＡｕの含有割合と、の間の大きさになっている。すなわち、この残存部に含まれる金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合が、発熱部単独部における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合よりも低く、リード単独部における金属成分（貴金属成分）に対するＡｕの含有割合よりも多い構成とされている。
また、第３実施形態のアンモニア電極２１ｃとアンモニア電極リード２１ｄとの接続構造（図１０参照）のように、発熱部４４２の上にリード部４４３が被さる構成であってもよい。この接続構造でも、接続部の表面側をリード単独部の厚み分だけ除外し、かつ接続部の裏面側を発熱部単独部の厚み分だけ除外して、残った部分である残存部（本発明のヒータ接合部、成分領域に相当）が存在する。
【符号の説明】
【０１４９】
１        …マルチガスセンサ装置
２        …マルチガスセンサ（ガスセンサ）
２１      …アンモニアセンサ部（ガスセンサ素子）
２１ａ    …基準電極（第２電極）
２１ｃ    …アンモニア電極（電極）
２１ｄ    …アンモニア電極リード（リード）
２３      …アンモニア用固体電解質体（固体電解質体）
７０      …継ぎ手部（成分領域）
７１      …接続部
７３      …電極単独部
７５      …リード単独部
７７      …残存部（残った部分、接合部、成分領域）
８１      …接続部
８３      …電極単独部
８５      …リード単独部
８７      …残存部（残った部分、接合部、成分領域）
３００    …セラミックヒータ（ヒータ）
４０２    …セラミック基体
４４２    …発熱部
４４３    …リード部（ヒータリード）
４５０    …ヒータ継ぎ手部（成分領域）
【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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【図１１】
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