气体传感器的制作方法

本发明涉及具有用于检测在测量对象气体中含有的特定气体的浓度的检测元件的气体传感器。

背景技术：

以往，为了检测被检测气体中的特定气体的浓度而使用的气体传感器的检测元件由氧化锆等陶瓷构成，且通过由一对电极夹入封闭了前端的有底筒状的固体电解质体来形成。一对电极由铂或铂合金等构成。并且，在一对电极上分别电连接有向外部进行检测元件的输出的一对引线。为了加热固体电解质体并使其活化，在检测元件的前端侧且内侧，配置有在自身的前端部具有通过通电而发热的发热电阻体的加热器。

这种检测元件，检测在机动车等内燃机中吸排气的气体中的特定的气体成分(例如，氧气等)。例如，在对从机动车等内燃机的发动机排出的排气气体中的氧气进行检测的氧气传感器中，暴露在排气气体中的测量电极、与暴露在成为基准的气体(通常为大气)中的基准电极成为一对电极，以夹住形成为有底筒状的固体电解质体的方式形成在固体电解质体的表面。固体电解质体的前端侧暴露在排气气体中。另外，固体电解质体通过加热器而被加热，从而活化。该检测元件根据被固体电解质体隔开的排气气体与基准气体(大气)的氧气分压的差，基于在两电极间产生的电动势，检测排气气体中的氧气，通过一对引线向外部输出。

具有这种构造的气体传感器，即使在不能从加热器得到充分的热量而固体电解质体的一部分成为非活性的情况下，也要求检测元件的输出不会受到该影响。而且，对于气体传感器还要求具有如下所述的高耐久性：即使电极部通过加热器的加热而升华，也能承受由该升华引起的电极部的消耗。并且，公开有如下所述的气体传感器：使在固体电解质体的外周面设置的测量电极，在检测元件的前端侧沿固体电解质体的外圆周方向绕一周，越朝向检测元件的后端侧，越使外圆周方向上的测量电极的形成范围缩小，而且在固体电解质体的前端侧的内周壁抵接加热器(例如，参照专利文献1)。根据在专利文献1中记载的发明，虽然在固体电解质体的前端侧抵接加热器因此成为高温区域，但是越从该高温区域离开，电极的形成范围变得越小。因此，在检测元件向外部输出时，能够减小从固体电解质体的非活性部位受到的影响。同时，在固体电解质体的成为高温部位的前端侧，测量电极的形成范围大，能够承受由升华引起的消耗。因此，气体传感器对于热量具有高耐久性。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2003-322631号公报

此处，期望检测元件的输出恒定，要求将已活化的固体电解质体的温度控制成恒定。作为该控制方法，公知有如下所述的方法：设置在气体传感器外部的外部控制装置通过使电流流过固体电解质体，从而检测并控制其温度。具体地讲，外部控制装置通过一对电极使固体电解质体通电，检测固体电解质体的电阻值。并且，根据该电阻值来检测固体电解质体的温度。根据检测到的固体电解质体的温度与期望的温度之间的差，外部控制装置调整针对发热电阻体的通电，对加热器所进行的加热进行加减。由此，固体电解质体的温度成为期望的温度，而且维持该状态。

但是，在记载于专利文献1的发明中，如图14所示的、包含与自身的半径方向平行的平面的固体电解质体61的剖视图，在固体电解质体61中的、与加热器100的抵接部(图14中为点Q)附近和不是附近的部位上，由于在加热器100中的、与形成有加热器图案的发热部之间的距离上存在差，因此在加热器的加热时有时在温度上升中出现差异。特别是，在与检测元件6接触的被检测气体的温度低时，固体电解质体61中的不与加热器100抵接的部位的温度不能充分地上升，产生温度差。另一方面，固体电解质体61的温度是通过由在一对电极上通电而流过的电流检测的电阻值来计算。也就是说，通过夹入在一对电极的固体电解质体61的区域中的合成电阻值来决定温度。但是，在检测电极63D形成在固体电解质体61的全周时，由于将不与加热器100抵接的固体电解质体61的区域也包括在内通电，因此计算出的温度比加热器100抵接部的温度低。即，在与检测元件6接触的被检测气体的温度低时，即使外部控制装置检测该电流值，也存在不能高精度地进行固体电解质体61的温度控制的顾虑。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供如下所述的气体传感器：具有对于热量的高耐久性，在检测元件的输出时，不受非活性的固体电解质体的影响，并且不会受被检测气体的温度左右，能够高精度地进行固体电解质体的温度控制。

根据本发明的第一方式的气体传感器，提供一种气体传感器，暴露在被测量气体中，该气体传感器的特征在于，具有传感器元件和加热器，所述传感器元件具有：有底筒状的固体电解质体，沿着轴线方向延伸，前端被封闭；外侧电极部，设置在所述固体电解质体的前端侧的外侧表面上；以及外侧引线部，从所述外侧电极部向所述轴线方向的后端侧延伸，并且圆周方向的宽度比所述外侧电极部的靠后端部位的宽度窄，所述加热器具有由通过通电而发热的发热电阻体构成的发热部，且与所述传感器元件的内面抵接，所述外侧电极部至少具有在所述外侧表面的圆周方向上部分地形成的外侧部分电极部，所述外侧电极部配置在与所述传感器元件的内面中的所述加热器所抵接的抵接部隔着所述固体电解质体而相对的位置上，在将所述外侧电极部的表面积作为S、将所述固体电解质体中的暴露在所述被测量气体中的部位即气体接触部的表面积作为T时，S相对于T为8％以上20％以下。

在本方式中，关于外侧电极部的形成范围，保持S相对于T为8％以上20％以下的关系且被限制在加热器的抵接部的附近。因此，即使在通过加热器加热的固体电解质体的温度根据部位不同时，在通过外侧电极部使固体电解质体通电时流过的电流，成为仅反映了位于加热器的抵接部附近的最活化的固体电解质体的电阻值的电流。因此，设置在气体传感器的外部、且通过向固体电解质体和加热器流过电流而控制固体电解质体的温度的外部控制装置，能够仅对位于加热器的抵接部附近的固体电解质体的温度进行正确地检测，能够高精度地控制固体电解质体的温度。即，即使固体电解质体根据部位而存在温度差，外部控制装置也不受被检测气体的温度的影响，能够高精度地进行固体电解质体的温度控制，气体传感器能够进行恒定的输出。同时，在加热器的加热时，即使在固体电解质体上存在非活性的部位，由于外侧电极部的形成范围比现有技术更被限制，因此不会受到来自该部位的影响。即，气体传感器的响应性提高。而且，能够确保外侧电极部对于热量的最低限的形成量，其结果是能够承受伴随升华的消耗。即，气体传感器还能够实现对于高温的高耐久性。

在本方式中，所述外侧部分电极部也可以配置在与所述传感器元件的内面中的所述加热器所抵接的抵接部隔着所述固体电解质体而相对的位置上。此时，也能够起到上述效果。

根据本发明的第二方式的气体传感器，提供气体传感器，暴露在被测量气体中，该气体传感器的特征在于，具有传感器元件和加热器，所述加热器具有由通过通电而发热的发热电阻体构成的发热部，且与所述传感器元件的内面抵接，所述传感器元件具有：有底筒状的固体电解质体，沿着轴线方向延伸，前端被封闭；外侧电极部，在所述固体电解质体的前端侧的外侧表面中，设置在比所述发热部的后端更靠所述轴线方向的前端侧；以及外侧引线部，从所述外侧电极部向所述轴线方向的后端侧以与所述外侧电极部相等的宽度延伸，所述外侧电极部在所述固体电解质体的外侧表面的圆周方向上部分地形成，所述外侧电极部配置在与所述传感器元件的内面中的所述加热器所抵接的抵接部隔着所述固体电解质体而相对的位置上，在将所述外侧电极部的表面积作为S、将所述固体电解质体中的暴露在所述被测量气体中的部位即气体接触部的表面积作为T时，S相对于T为8％以上20％以下。

在外侧电极部与外侧引线部具有相等的宽度时，也能够起到上述效果。

在第一方式和第二方式中，也可以是沿着所述轴线方向观察时，连接所述外侧电极部的圆周方向的一端部和所述固体电解质体的中心这两点的线段、与连接所述外侧电极部的所述圆周方向的另一端部和所述中心这两点的线段所构成的角度中的、包含所述外侧电极部的区域中的角度小于180°。一般来说，为了在固体电解质体的外侧表面形成外侧电极部，在其制造工序中，具有将固体电解质体浸泡在电镀液中的电镀工序。在浸泡在电镀液中之前，在不形成外侧电极部的固体电解质体的外侧表面上安装掩模。在本方式的情况下，外侧电极部形成为固体电解质体的圆周方向的一半以下。即，掩模覆盖固体电解质体的圆周方向的一半以上。因此，安装在固体电解质体上的掩模对于固体电解质体具有充分的紧固力，掩模橡胶内周面与固体电解质体的外侧表面能够充分地密接。因此，本方式的气体传感器，在电镀工序中，能够防止电镀液浸入到掩模橡胶内周面与固体电解质体的外侧表面之间。

在第一方式和第二方式中，在所述轴线方向上，从所述气体接触部的前端部到所述外侧电极部的后端部为止的长度也可以为所述气体接触部的长度的40％以下。此时，外侧电极部以覆盖位于加热器的抵接部的附近的加热器的发热部的方式设置。因此，外侧电极部可靠地设置在加热器发热时固体电解质体最活化的部位、即加热器的抵接部和加热器的发热部的附近。因此，外部控制装置能够可靠地检测固体电解质体的最高温度，不受被测量气体的温度的影响而能够可靠地高精度地进行固体电解质体的温度控制。

在第一方式和第二方式中，也可以是所述气体传感器还具有内侧电极部，该内侧电极部设置在所述固体电解质体的前端侧中的内侧表面上，在所述轴线方向上，所述内侧电极部的后端部比所述外侧电极部的后端部更位于后端侧。此时，内侧电极部的后端部比外侧电极部的后端部更位于前端侧，能够防止在元件表面温度上产生偏差。

在第一方式和第二方式中，也可以是所述内侧电极部至少具有在所述内侧表面的圆周方向上部分地形成的内侧部分电极部，该内侧部分电极部配置在与所述外侧部分电极部隔着所述固体电解质体而至少一部分相对的位置上。此时，由于内侧部分电极部与外侧部分电极部以至少一部分重叠的方式进行相对配置，而且加热器在其附近抵接，因此能够缩短元件的活化时间。

在第一方式和第二方式中，所述加热器也可以与所述传感器元件的内侧表面中的内侧侧面抵接。此时，即使在加热器与传感器元件的内侧表面抵接的情况下，也能够起到与第一方式和第二方式相同的效果。

附图说明

图1是氧气传感器1的纵剖视图。

图2是检测元件6的主视图。

图3是检测元件6的左侧视图。

图4是加热器100的立体图。

图5是从箭头所指方向观察了图2的单点划线A-A中的检测元件6的剖面时的图。

图6是示出检测元件6的电镀处理中的掩模170和掩模固定板180的安装工序的图。

图7是示出检测元件6的电镀处理中的在电镀液190中浸泡的工序的图。

图8是掩模170的主视图。

图9是掩模170的左侧视图。

图10是从箭头方向观察了图8的单点划线B-B中的掩模170的剖面时的图。

图11是第一变形例的检测元件6的主视图。

图12是第二变形例的检测元件6的主视图。

图13是第三变形例的检测元件6的主视图。

图14是具有基准电极62B和检测电极63D的现有技术例的检测元件6的、包含与自身的半径方向平行的平面的剖视图。

图15是示出氧气传感器1的输出的偏差试验的内容的曲线图。

图16是示出氧气传感器1的输出的偏差试验的结果的表。

图17是示出氧气传感器1的耐久试验的内容的曲线图。

图18是示出氧气传感器1的耐久试验的结果的表。

图19是示出氧气传感器1的检测元件6的温度的偏差试验的方法的图。

图20是示出氧气传感器1的检测元件6的温度的偏差试验结果的表。

图21是示出进行了电镀处理的结果的表。

图22是示出检测元件6为600℃时的外侧电极部与内侧电极部的位置关系、和检测元件6的内部电阻的关系的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对具体化了本发明的氧气传感器的一个实施方式进行说明。参照图1，对作为一例的氧气传感器1的全体结构进行说明。另外，所参照的附图是为了说明本发明能够采用的技术特征而使用，所记载的氧气传感器1的结构等仅仅是说明例，并非仅限定于此。以下，将在图1中纸面的表侧、里侧、上侧，下侧、右侧、左侧分别定义为氧气传感器1的左侧、右侧、上侧(后端侧)、下侧(前端侧)、正面侧、内侧来进行说明。

图1所示的氧气传感器1是安装在从机动车等内燃机的发动机排出的排气气体的排气管(未图示)上来使用，是用于检测在排气管内流通的排气气体中的氧气的有无的传感器。在氧气传感器1的安装时，位于氧气传感器1的前端侧(下侧)的检测元件6的前端侧插入到排气管(未图示)内。另外，图1所示的氧气传感器1的轴线O方向与上下方向平行。

如图1所示，氧气传感器1具有通过主体配件5包围封闭了前端侧的筒状的检测元件6而保持的构造。从氧气传感器1引出用于取出检测元件6输出的信号的两根引线18。另外，从氧气传感器1还引出用于向插入到检测元件6内的加热器100通电的两根引线19(在图1中示出其中的一根)。各引线18、19与设置在与氧气传感器1分开的位置上的未图示的外部电路(例如机动车的电子控制装置(ECU))电连接。在本实施方式中作为一例，对于外部电路使用电子控制装置(ECU)。

首先，参照图1～图3，说明检测元件6。如图1所示，检测元件6具有：向轴线O方向延伸且封闭了前端的有底筒状的固体电解质体61；设置在固体电解质体61的内周面的基准电极部62；以及设置在固体电解质体61的外周面61A的检测电极部63。通过在固体电解质体61的内周面设置基准电极部62来形成筒孔69。关于固体电解质体61，以氧化锆为主成分，在轴线O方向的大致中间位置上设置有向径向外侧突出的凸缘状的法兰部65。如图2和图3所示，从法兰部65的一部分且外径从前端侧向后端侧扩大的部位即扩径部67的后端部，到固体电解质体61的前端部，形成检测部64。在氧气传感器1安装在排气管(未图示)上时，在固体电解质体61中仅检测部64暴露在排气管内。

如图1所示，基准电极部62具有引线部62A和基准电极62B。由铂或铂合金构成的引线部62A在固体电解质体61的后端部的内周面形成为多孔质状。由铂或铂合金构成的基准电极62B，以覆盖比引线部62A更位于前端侧的固体电解质体61的内周面的大致全面的方式形成为多孔质状。检测电极部63也同样由铂或铂合金构成，如图2和图3所示，在固体电解质体61的外周面61A的一部分上形成为多孔质状。关于检测电极部63的结构和外周面61A上的形成范围，将在后面叙述。检测电极部63被由耐热性陶瓷构成的多孔质状的电极保护层(未图示)包覆，以进行保护而不会被排气气体毒害。如图1所示，基准电极部62通过后述的内侧端子70与引线18电连接，并且，检测电极部63通过后述的外侧端子75与引线18电连接。由此，在检测部64暴露于在排气管(未图示)内流通的排气气体中时，检测元件6能够进行氧气浓度检测。

如图1所示，主体配件5在自身的筒孔55中，在检测元件6的圆周方向上包围检测元件6并保持。主体配件5是由SUS430等不锈钢构成的筒状的部件，在前端侧形成有与排气管的安装部(未图示)螺纹连接的外螺纹部52。在比外螺纹部52更靠前端侧，在其外周形成有用于嵌入安装后述的保护器4的前端安装部56。另外，检测元件6的检测部64的前端部比前端安装部56还要向前端侧突出。

在主体配件5的外螺纹部52的后端侧上形成有在径向上扩径的工具卡合部53，卡合有在将氧气传感器1安装在排气管的安装部(未图示)时使用的安装工具。在该工具卡合部53与外螺纹部52之间的部位上，嵌插有用于防止气体通过排气管的安装部泄漏的环状的衬垫11。并且，在主体配件5的后端侧设置有用于将在筒孔55内保持的检测元件6穿过后述的环17、套筒16、填充部件15、填料14、支撑部件13等来固定的铆接部57。检测元件6的后端部66比该铆接部57还要向后端侧突出。另外，在工具卡合部53与铆接部57之间，在其外周形成有后述的外筒3的前端部31卡合的后端卡合部58。

接着，在主体配件5的筒孔55内的前端侧，设置有使其内周向径向内侧突出的台阶部59。在该台阶部59上，隔着金属制的填料12，卡定有由氧化铝构成的筒状的支撑部件13。支撑部件13的内周也形成为台阶状，该台阶状的部位通过金属制的填料14，与检测元件6的法兰部65的扩径部67抵接。由此，支撑部件13支撑检测元件6。而且，在筒孔55内，在支撑部件13的后端侧填充有由滑石粉末构成的填充部件15。在填充部件15的后端侧配置有氧化铝制且筒状的套筒16，以将填充部件15夹在与支撑部件13之间。

在套筒16的后端侧配置有环状的环17。通过将主体配件5的铆接部57向内侧前端方向铆接，从而套筒16隔着环17被按压到填充部件15。在主体配件5的筒孔55内压缩填充有填充部件15，使得通过铆接部57的铆接向与主体配件5的台阶部59卡定的支撑部件13按压检测元件6的法兰部65。筒孔55的内周面与检测元件6的外周面之间的间隙，通过填充部件15而被气密地填埋。如上所述，检测元件6通过在主体配件5的铆接部57与台阶部59之间夹持的各部件，保持在主体配件5的筒孔55内。

另外，如上所述，检测部64的前端部从主体配件5的前端安装部56向轴线O方向的前端侧突出。另外，检测部64被保护器4覆盖，该保护器4通过焊接组装在前端安装部56。保护器4保护在氧气传感器1安装到排气管(未图示)时突出到排气管内的检测元件6的检测部64不受包含在排气气体中的水滴或异物等的碰撞的影响。保护器4具有由外侧保护器41和内侧保护器45构成的双重构造。外侧保护器41构成有底筒状，被开放的一侧的周缘部与前端安装部56接合。内侧保护器45也同样地构成有底筒状，固定在外侧保护器41的内部。在外侧保护器41和内侧保护器45的外周面上分别开口有向内部导入排气气体并向检测元件6的检测部64导出的导入口42、47。另外，在外侧保护器41和内侧保护器45的底面分别开口有用于排出进入到内部的水滴和排气气体的排出口43、48。

接着，在主体配件5的后端侧组装有由SUS304等不锈钢构成的筒状的外筒3。在外筒3中，将不锈钢形成为沿着轴线O方向延伸的筒状，而且将比大致中央更靠前端侧的直径形成为比后端侧的直径大。外筒3的前端部31嵌入到主体配件5的后端卡合部58，从外周侧铆接到后端卡合部58。而且，绕前端部31的外周一圈实施激光焊接。外筒3沿着轴线O方向而向后端侧延伸，在径向上包围分离器8和索环9(后述)的外周，分离器8和索环9分别配置在检测元件6的后端部66以及比后端部66还靠后端侧。

如图1所示，外侧端子75具有：形成为筒状的前端部76；以及从前端部76向后端侧延伸成棒状的后端部77。前端部76是以自身的内周面与后述的端子连接部63A(参照图2)抵接的方式嵌入。前端部76具有切缝而能够向径向弹性地弯曲，通过施力维持与端子连接部63A的抵接。由此，外侧端子75与检测电极部63确保电连接。如图1所示，内侧端子70也同样具有：形成为筒状的前端部71；以及从前端部71延伸成棒状的后端部72。前端部71是以自身的外周面与引线部62A抵接的方式嵌入。前端部71具有切缝而能够向径向弹性地弯曲，通过施力维持与引线部62A的抵接。由此，确保内侧端子70与基准电极部62之间的电连接。在内侧端子70的后端部72和外侧端子75的后端部77上，铆接接合有上述引线18的芯线。

如图1所示，由绝缘性陶瓷构成的筒状的分离器8配置在比检测元件6的后端部66更靠轴线O方向的后端侧。由于上述内侧端子70的后端部72、外侧端子75的后端部77、后述的两个电极端子130(在图1中仅示出一方的电极端子130)分离而彼此不接触，因此分离器8具有将它们独立地收纳的收纳部82。各收纳部82构成为在轴线O方向上贯穿分离器8，夹着分离器8在前端侧与后端侧之间能够连通大气。与内侧端子70的后端部72和外侧端子75的后端部77连接的两根引线18通过后述的索环9的插通孔92引出到氧气传感器1的外部，与电子控制装置连接。由此，电子控制装置能够通过基准电极部62和检测电极部63对固体电解质体61进行通电。

另外，在分离器8的外周面上设置有向径向外侧突出的法兰部81。在与法兰部81的配置位置的后端相当的外筒3的外周面上，在圆周方向的三个部位以上设置有凹面，通过该凹面，在外筒3内形成有向内突出的卡合部32。在分离器8中，法兰部81的朝向后端的面与卡合部32抵接，限制向上方的移动。

而且，在比法兰部81更靠前端侧，在外筒3与分离器8之间的间隙配置有保持配件85。保持配件85是形成为筒状的金属制的部件，具有将自身的后端向内侧弯曲而构成的支撑部。在保持配件85中，使插通到自身内部的分离器8的法兰部81的朝向前端的面与支撑部卡定，从而支撑分离器8。在该状态下，铆接配置了保持配件85的部分的外筒3的外周面，将支撑了分离器8的保持配件85固定在外筒3上。

索环9由氟橡胶构成，配置在分离器8的后端侧。索环9嵌入到外筒3的后端侧的开口33，通过铆接开口33附近的外周，从而保持在外筒3上。在索环9上，在轴线O方向上贯穿形成有用于将大气导入到外筒3内的连通孔91。氧气传感器1构成为，通过该连通孔91和分离器8的收纳部82，将大气导入到外筒3内，将检测元件6内的基准电极62B暴露到大气。在连通孔91内，插入有例如由PTFE(聚四氟乙烯)等氟树脂形成的薄膜状的过滤部件87和其限动配件88，防止水滴等的进入。另外，在索环9上分别独立地形成有用于插通引线18、19的五个插通孔92(在图1中示出其中的两个插通孔92)。

接着，使用图1、图4、图5对加热器100的结构进行说明。如图1所示，加热固体电解质体61并使其活化的加热器100呈棒状的形状，插入到检测元件6的筒孔69内。加热器100的前端部110与筒孔69抵接(以下，将该接点还称为点Q)。另外，加热器100的后端部120从筒孔69突出，配置在分离器8的收纳部82内。后端部120的外径形成得比前端部110小。另外，在筒孔69内的后端部的附近，加热器100的外周面与前端部71的内周面接触。另外，如图4所示，在加热器100中，将氧化铝陶瓷制且圆棒状的瓷管101作为芯棒，将在瓷管101的外周缠绕了绝缘性高的氧化铝陶瓷制的坯片(green sheet)140的状态下进行了烧制的物体作为基体105。在基体105内埋设有钨系的发热电阻体141。坯片140由两张片材构成，发热电阻体141是在两张片材之间形成为加热器图案，通过烧制而埋设。发热电阻体141的加热器图案由配置在加热器100的前端部110上的发热部142、和与发热部142的两端分别连接并向后端部120延伸的一对引线部143构成。发热部142的图案的截面积形成得小，使得通电电阻变得比引线部143的图案大，当在一对引线部143之间通电时，主要在发热部142中发热。

如图4所示，在加热器100的基体105的后端部120，在外表面上形成有两个电极垫150。另外，发热电阻体141的一对引线部143分别在坯片140内延伸到电极垫150的形成位置。在坯片140中，在两个电极垫150所形成的各个位置上，分别形成有在轴线O方向上排列的两个通孔144。在各通孔144中填充有金属油墨。电极垫150与引线部143通过通孔144而电连接。

而且，在两个电极垫150上分别钎焊有电极端子130(参照图1)。如图1所示，两根引线19与电极端子130连接。而且，两根引线19穿过索环9的筒孔92而引出到氧气传感器1的外部，与电子控制装置连接。由此，电子控制装置能够使加热器100的发热部142通电。

接着，使用图2、图3和图5对检测电极部63的结构及其形成范围进行说明。如图2和图3所示，检测电极部63具有端子连接部63A、第一引线部63B、第二引线部63C、检测电极63D。端子连接部63A具有环状的形状，在固体电解质体61的后端部，在其外周面61A上隔着绝缘部件(未图示)设置在整个圆周方向上。端子连接部63A与外侧端子75的前端部76(图1参照)抵接，由此端子连接部63A与外侧端子75电连接。

从端子连接部63A的形成前端部的脊线的一部分开始，在外周面61A上隔着绝缘部件(未图示)设置有圆周方向的长度恒定即预定宽度、并向检测元件6的前端侧在上下方向上延伸的第一引线部63B。第一引线部63B延伸到比扩径部67稍前端侧的位置。如图2所示，在从正面观察了第一引线部63B时，在上下方向上延伸的第一引线部63B的中心线经过上述点Q。另外，如图3所示，第一引线部63B仅设置在外周面61A的前侧。第一引线部63B和端子连接部63A是通过接触而彼此电连接。

从第一引线部63B的前端部开始，在外周面61A上隔着绝缘部件(未图示)设置有圆周方向的长度与第一引线部63B相同、且向检测元件6的前端侧在上下方向上延伸的第二引线部63C。第二引线部63C延伸到检测部64的前端侧。如图2所示，从正面观察第二引线部63C时，在上下方向上延伸的第二引线部63C的中心线与第一引线部63B同样经过点Q。另外，如图3所示，第二引线部63C仅设置在外周面61A的前侧。第二引线部63C和第一引线部63B是通过接触而彼此电连接。

如图2所示，从第二引线部63C的前端部开始，在外周面61A上设置有圆周方向的长度比第二引线部63C长、且到检测元件6的前端部为止在上下方向上延伸的检测电极63D。检测电极63D是从第二引线部63C的前端部直线地延伸，且以覆盖检测元件6中的封闭成球面状的前端部的方式设置。如图3所示，检测电极63D仅设置在外周面61A的前侧。而且，如图2所示，在从正面观察了检测电极63D时，在上下方向上延伸的检测电极63D的中心线与第二引线部63C同样经过点Q。检测电极63D和第二引线部63C是通过接触而彼此电连接。

如图3所示，检测电极63D部分地形成在检测部64的前端侧上。具体地讲，在检测电极63D的表面积为S、检测部64的表面积为T时，S相对于T是8％～20％，更优选为14％。由此，检测电极63D的形成范围限制在点Q附近。因此，如后所述，为了进行固体电解质体61的温度控制，在电子控制装置使固体电解质体61通电时，流过的电流仅反映位于点Q附近的最活化的部位的温度。其结果，电子控制装置能够进行制度良好的温度控制。

在S相对于T小于8％时，检测电极63D的形成量少，在加热器100进行加热时，检测电极63D因升华而容易消耗。因此氧气传感器1对于高温的耐久性差。

另外，在S相对于T比20％大时，检测电极63D覆盖点Q附近以外的固体电解质体61的部位。因此，在对固体电解质体61进行温度控制时，即使电子控制装置对固体电解质体61进行后述的通电，电子控制装置也不能进行高精度的温度控制。更详细地讲，在固体电解质体61上流过的电流，包含点Q附近的最活化的固体电解质体61的部位的温度、与除此以外的部位的温度之间的差分量的误差，电子控制装置不能正确地检测固体电解质体61的温度，因此不能对固体电解质体61进行高精度的温度控制。

以下，参照图15和图16，说明使S相对于T的比率即S/T的比率变化成现有技术的比率、50％、20％、10％、5％来进行的氧气传感器1的输出的偏差试验的结果。在该试验中，将检测元件6的内部电阻保持恒定，并且如图15所示，比较了使排气气体的温度在300℃～700℃之间变化时的λ＝0.98下的氧气传感器1的输出电压(mV)的偏差。λ是表示理论空气量与实际供给的空气量的差的系数。如图16所示，判明在S/T的比率为20％、10％、5％、即S/T的比率为20％以下时，氧气传感器1的输出电压(mV)的偏差比现有技术的氧气传感器改善得大。因此，S/T的比率优选为20％以下。

接着，参照图17和图18，对氧气传感器1的耐久试验的结果进行说明。在该试验中，如图17所示，在发动机的实机中重复进行了1000小时、2000小时、3000小时如下所述的运转模式：进行50分钟排气气体的温度达到900℃～950℃的运转，之后，进行10分钟空转运转。将该耐久试验的结果示出在图18。在图18所示的耐久试验的结果中，在进行耐久试验之后用电子显微镜观察了电极的劣化状态。将电极因升华而劣化的情况“×”来表示，用“○”来表示不存在电极因升华而劣化的问题的情况。判定在S/T的比率为5％时，在1000小时和2000小时的运转时间中，检测电极63D的形成量少，检测电极63D因升华而消耗。在S/T的比率为8％时，在1000小时、2000小时以及3000小时的运转时间中，不产生检测电极63D因升华而消耗的问题。同样，在S/T的比率为50％时，在1000小时、2000小时以及3000小时的运转时间中，不产生检测电极63D因升华而消耗的问题。因此，判定在S/T的比率小于8％时，检测电极63D的形成量少，氧气传感器1对于高温的耐久性劣化。由此，S/T的比率优选为8％以上20％以下。

另外，如图5所示，由连接检测电极63D的圆周方向的一端部与固体电解质体61的中心P的线段、和连接检测电极63D的圆周方向的另一端部与中心P的线段所构成的角度中的、包含检测电极63D的区域的角度θ小于180°，更优选为160°。θ小于180°，从而如后所述，在用于将检测电极63D形成在检测元件6上的电镀处理中，能够用充分的紧固力来使掩模170安装到固体电解质体61上。因此，在将检测元件6浸泡在电镀液中时，能够防止电镀液浸入到掩模170的内周面与固体电解质体61的外周面61A之间。在θ为180°以上时，掩模170的紧固力不充分，电镀液浸入到掩模170的内周面与外周面61A之间。另外，关于图5所示的基准电极62B和检测电极63D的厚度，为了在附图中容易看到，比实际的厚度表示得大，在图14中也同样。

而且，如图2所示，在上下方向上，检测电极63D的长度X相对于检测部64的长度Y为40％以下，更优选为36％。X相对于Y为40％以下，从而检测电极63D以覆盖点Q附近和位于点Q附近的加热器100的发热部142的方式设置在外周面61A上。在加热器100的加热时，通过发热部142的发热，使点Q附近的固体电解质体61最活化。因此，电子控制装置能够可靠地检测最活化的固体电解质体61的温度。在X相对于Y大于40％时，电子控制装置有时检测点Q附近以外的温度，不能高精度地进行固体电解质体61的温度控制。

以下，参照图19和图20，对使检测电极63D的长度X相对于检测部64的长度Y的比即X/Y的比率变化为100％、50％、40％、20％来进行的氧气传感器1的检测元件6的温度的偏差试验结果进行说明。在该试验中，如图19所示，将检测元件6的内部电阻保持恒定，并且使用热电偶10测量了使排气气体的温度在300℃～700℃之间变化时的检测元件6的温度。如图20所示，判明为在X/Y的比率为40％和20％的氧气传感器1中，与X/Y的比率为100％和50％的氧气传感器1相比，很大地改善了检测元件6的温度偏差。因此，X/Y的比率优选为40％以下。

接着，对用于在检测元件6上形成第二引线部63C和检测电极63D的电镀处理进行说明。如图6和图7所示，在电镀处理中，使用遮蔽检测元件6的掩模170、将安装有掩模170的固体电解质体61固定的掩模固定板180、电镀液190。端子连接部63A和第一引线部63B预先通过印刷工序而形成在外周面61A上。另外，以下将对于检测元件6已经定义的左侧、右侧、上侧(后端侧)、下侧(前端侧)、正面侧、内侧，与图6所示的掩模170和掩模固定板180同样定义为左侧、右侧、上侧(后端侧)、下侧(前端侧)、正面侧、内侧进行说明。

如图6所示，掩模170呈前端侧封闭的大致筒状的形状。掩模170由伸缩自由的橡胶部件构成，自身的筒孔的内径比固体电解质体61的检测部64的外径小。因此，在掩模170安装在固体电解质体61上时，掩模170的内周面与固体电解质体61的外周面61A能够在整个上下方向上密接。如图8所示，掩模170在自身的外周面171上具有第一狭缝172和第二狭缝173。第一狭缝172是从掩模170的后端部向前端侧以恒定的宽度在上下方向上延伸。如图9所示，第一狭缝172仅设置在外周面171上的前侧。如图6所示，在将掩模170安装在固体电解质体61上时，第一狭缝172在外周面61A上露出形成有第一引线部63B的部位和形成第二引线部63C的部位。

如图8所示，外周面171的圆周方向的长度比第一狭缝172长的第二狭缝173，在上下方向上从第一狭缝172的前端部延伸到掩模170的前端部。如图8所示，在从正面观察掩模170时，在上下方向上延伸的第一狭缝172的中心线、与第二狭缝173的中心线一致。另外，如图9所示，第二狭缝173仅设置在外周面171上的前侧。在将掩模170安装在固体电解质体61上时，第二狭缝173在外周面61A上使形成第二引线部63C的部位露出。

如上所述，外周面61A的圆周方向上的检测电极63D的形成范围为外周面61A的一半以下(参照图2)。因此，如图10所示，连接掩模170的中心R与第二狭缝173的圆周方向的一端部的线段、和连接中心R与第二狭缝173的另一端部的线段所构成的角度中的、不包含第二狭缝173的区域的角度δ为180°以上。由此，具有充分的紧固力来将掩模170安装在固体电解质体61上。因此，在安装了掩模170的固体电解质体61浸泡到后述的电镀液190中时，电镀液190不会浸入到掩模170的内周面与固体电解质体61的外周面61A之间。另外，在本实施方式中作为一例，δ为200°。另外，在外周面171中的圆周方向的长度比第二狭缝173短的第一狭缝172中，由于能够具有比第二狭缝173大的紧固力，因此同样地能够防止电镀液190的浸入。

如图6所示，由伸缩自由的橡胶部件构成的掩模固定板180呈具有贯穿孔181的大致长方体形状。贯穿孔181在俯视中为圆形状，在整个上下方向上贯穿掩模固定板180。由此，掩模固定板180的近前侧在整个上下方向上开口。贯穿孔181的内径比固体电解质体61的检测部64后端侧的外径小。由此，通过在安装有掩模170的固体电解质体61上安装，从而掩模固定板180能够将固体电解质体61和掩模170一体地固定。

接着，对通过电镀处理在检测元件6上形成第二引线部63C和检测电极63D的过程进行说明。如图6所示，在“掩模安装工序”中，在预先通过印刷工序形成有端子连接部63A和第一引线部63B的固体电解质体61上安装掩模170。此时，以第一引线部63B和在第一狭缝172的上下方向上延伸的中心线在主视图中彼此一致的方式、且固体电解质体61与掩模170的前端位置一致的方式进行定位，并且在固体电解质体61上安装掩模170。另外，在电镀处理预定位置上预先实施有带核处理。并且，如图6所示，在“掩模固定板安装工序”中，在安装有掩模170的固体电解质体61上安装掩模固定板180。此时，以在上下方向上延伸的第一引线部63B的中心线与贯穿孔181的轴线在主视图中一致的方式、且固体电解质体61的前端部与掩模固定板180的前端部一致的方式进行定位并安装。而且，如图7所示，将具有掩模固定板180和掩模170的固体电解质体61浸泡在放入到预定容器的电镀液190中。通过将固体电解质体61浸泡在电镀液，从而仅对通过第一狭缝172和第二狭缝173露出的外周面61A中的、实施了带核处理的部位实施电镀处理。由此，在外周面61A上形成有第二引线部63C和检测电极63D。

以图5所示的、包含检测电极63D的区域中的角度θ的值成为50°、100°、160°、180°的方式变更掩模170的形状，将进行了用于在检测元件6上形成检测电极63D的电镀处理的结果示出在图21。如图21所示，在角度θ为50°～160°时不产生电镀的渗透。另一方面，在角度θ为180°时产生电镀的渗透。因此，角度θ优选为小于180°。

接着，对固体电解质体61的温度控制进行说明。在使用氧气传感器1时，为了将通过加热器100的加热而活化的固体电解质体61的温度保持恒定，电子控制装置(未图示)进行固体电解质体61的温度控制。具体地讲，上述电子控制装置通过一对引线18，使电流流过夹在基准电极部62与检测电极部63之间的固体电解质体61。电子控制装置根据通过通电而流过的电流值，读取固体电解质体61的电阻值，根据该电阻值来检测固体电解质体61的温度。电子控制装置根据检测到的温度与固体电解质体61的期望的温度之间的差，控制通过一对引线19的针对引线部143的通电。由此，电子控制装置对加热器100的发热部142的发热的加减进行调整，调整加热器100对固体电解质体61的加热。其结果，固体电解质体61成为期望的温度，之后维持该温度。由此，检测元件6的输出保持恒定。

如以上说明，在本实施方式的氧气传感器1中，从加热器100的前端部110与基准电极部62接触的点Q观察时，仅在隔着固体电解质体61相对的部位附近，检测电极63D形成在外周面61A上。并且，检测电极63D的表面积S对于检测部64的表面积T为8％～20％。即，检测电极63D的形成范围限定为点Q的位置附近、且预定的范围。通过限定形成范围，从而检测元件6不会受到来自固体电解质体61的非活性部位的影响，能够向外部进行输出。

另外，在使活化的固体电解质体61通电时流过的电流值，是仅反映了位于点Q附近的最活化的固体电解质体61的电阻值的值。其结果，电子控制装置能够仅根据固体电解质体61中的最活化的部位的温度，以固体电解质体61达到期望温度的方式进行控制。因此，即使固体电解质体61的温度根据部位而存在差时，电子控制装置也能够高精度地进行固体电解质体61的温度控制，检测元件6的输出成为恒定。即，电子控制装置与被测量气体的温度无关地，能够高精度地控制固体电解质体61的温度，能够使检测元件6的响应性提高。

另外，S相对于T为8％以上，从而即使通过加热器100的加热而检测电极63D成为高温时，检测电极63D也能够承受由升华引起的消耗，氧气传感器1能够实现对于高温的耐久性。而且，S相对于T为20％以下，从而检测电极63D仅配置在点Q附近。因此，在加热了加热器100时，固体电解质体61容易升温。因此，氧气传感器1能够实现良好的响应性。另外，S相对于T为20％以下，从而能够减少铂或铂合金等在检测电极63D中使用的材料的使用量，能够实现氧气传感器1的低成本化。

另外，在固体电解质体61的外周面61A的圆周方向上，检测电极63D的形成范围为外周面61A的一半以下。因此，在形成检测电极63D的电镀处理中，在浸泡在电镀液190前安装在固体电解质体61上的掩模170，能够覆盖外周面61A的一半以上。因此，掩模170对于固体电解质体61能够具有充分的紧固力来安装。即，在将检测元件6浸泡在电镀液190时，能够防止电镀液浸入到外周面61A与掩模170的内周面之间。

另外，在X相对于Y为40％以下的范围，检测电极63D形成在外周面61A上。由此，检测电极63D可靠地设置在固体电解质体61活化时温度变得最高的点Q附近和加热器100的发热部142附近。因此，在检测电极63D上，可靠地流过反映了固体电解质体61的最高温度的电流。因此，与活化的固体电解质体61的温度根据部位是否不同无关地、即与被检测气体的温度无关地，电子控制装置可靠地检测固体电解质体61的最高温度，能够高精度地进行固体电解质体61的温度控制。

接着，参照图22，对作为外侧电极部的检测电极63D的检测元件6的轴线方向上的长度和作为内侧电极部的基准电极62B的检测元件6的轴线方向上的长度与检测元件6的内部电阻之间的关系进行说明。图22所示的图示出了检测元件6为600℃时的外侧电极部与内侧电极部的位置关系、和检测元件6的内部电阻的关系。如图22的(1)～(3)所示，在检测元件6的轴线方向上，在内侧电极部(基准电极62B)的长度比外侧电极部(检测电极63D)的长度长时，检测元件6的内部电阻的偏差少且稳定。相对于此，在外侧电极部(检测电极63D)的长度与内侧电极部(基准电极62B)的长度相等时、和外侧电极部(检测电极63D)的长度比内侧电极部(基准电极62B)的长度长时，检测元件6的内部电阻的偏差变大。因此，优选内侧电极部(基准电极62B)的长度比外侧电极部(检测电极63D)的长度长。即，在检测元件6的轴线方向上，内侧电极部(基准电极62B)的后端部优选比外侧电极部(检测电极63D)的后端部更位于后端侧。此时，检测元件6的内部电阻的偏差少且稳定。

另外，本发明不限定于上述实施方式，能够进行各种变更。例如如图11所示，检测电极63D的外周面61A的圆周方向上的长度也可以与第二引线部63C大致相同。此时，进一步限定检测电极63D。其结果，在通电时流过检测电极63D的电流，能够更可靠地反映固体电解质体61的最高温度，电子控制装置能够高精度地对固体电解质体61进行温度控制。另外，如图12和图13所示，如果检测电极63D设置在点Q附近，则也可以不形成在检测部64中的封闭成球面状的前端部上。此时，氧气传感器1能够实现进一步的低成本化。另外，如图11和图13所示，在检测电极63D的圆周方向上的长度与第二引线部63C的圆周方向上的长度相等时，将加热器100的发热部142的后端作为基准位置，将该基准位置的前端侧作为检测电极63D，将该基准位置的后端侧作为第二引线部63C。

另外，作为内侧电极部的基准电极62B至少具有在检测元件6的内侧表面的圆周方向上部分地形成的内侧部分电极部，该内侧部分电极部也可以配置在与作为外侧部分电极部的检测电极63D夹着固体电解质体61而至少一部分相对的位置上。此时，由于内侧部分电极部与外侧部分电极部以至少一部分重叠的方式相对配置，而且加热器在其附近抵接，因此能够缩短元件的活化时间。另外，加热器100也可以与检测元件6的内侧表面中的、内侧侧面抵接。

另外，本发明不限定于如上述实施方式的、检测从发动机排出的排气气体的氧气传感器，能够在检测各种被检测气体的气体传感器中应用。另外，本发明也可以在安装于发动机的吸气管上的气体传感器中应用。而且，检测电极63D在如图12所示的主视图中不需要为长方形形状，也可以构成以上下方向为长度方向的椭圆形等曲线形状。另外，本发明不限定于如图1所示的加热器100仅与检测元件6的内侧侧面抵接的方式，还能够在例如与检测元件6的底部抵接的方式中应用。

另外，在本实施方式中，氧气传感器1相当于“气体传感器”，检测元件6相当于“传感器元件”，外周面61A相当于“外侧表面”，基准电极62B相当于“内侧电极部”，检测电极63D相当于“外侧电极部”，引线部62A、第一引线部63B以及第二引线部63C相当于“引线部”，检测部64相当于“气体接触部”，筒孔69相当于“内面”，轴线O相当于“轴线”，中心P相当于“中心”，点Q相当于“抵接部”，角度θ相当于“角度”。