JP2013019885A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】センサ自体を小型化できると共に、ガス検出素子の内部空間と大気側との通気経路を確保できるガスセンサを提供すること。
【解決手段】ガス検出素子３の内部空間６３に嵌め込んだ端子金具９は、内側電極３３と接触すると共に、内部空間６３にてリード線１１と接続されている。また、ガス検出素子３の後端面８１とセパレータ５の先端面８３とで、端子金具９のフランジ片７５を挟み、これにより、端子金具９の位置決めを行っている。従って、ガスセンサ１の軸線方向の長さを短くすることができ、ガスセンサ１をコンパクトにすることができる。特に、端子金具９の後端部に花弁状に径方向に張り出すフランジ片７５を設け、そのフランジ片７５を挟むようにガス検出素子３とセパレータ５を配置すると共に、隣接するフランジ片７５の間に間隙７４を設けて通気経路７９を形成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動二輪（オートバイ）等に搭載されて、その内燃機関（エンジン）から排出される排気ガス中の酸素等を検出するガスセンサに関する。

従来、ガスセンサとして、例えば、酸素イオン導電性のガス検出素子を備え、オートバイ等のエンジンの排気管に取付けられて、排気ガス中の酸素濃度を検知するセンサが知られている。

前記ガス検出素子としては、例えば先端側が閉塞された筒状の（ジルコニアからなる）素子本体を有し、この素子本体の内側に内側電極を備えると共に、外側に外側電極を備え、ガス検出素子の外側と内側とのガスの状態（酸素濃度）の違いによって起電力を発生させるものが知られている。

例えば下記特許文献１には、図１４に示す様に、ガス検出素子Ｐ１が主体金具Ｐ２内に固定されると共に、ガス検出素子Ｐ１の後端側を金属製の外筒Ｐ３及び保護外筒Ｐ４で覆ったガスセンサＰ５が開示されている。

この種のガスセンサＰ５では、ガス検出素子Ｐ１の後端側に、（外筒Ｐ３の後端側にて位置決めされた）セパレータＰ６が配置されると共に、内側電極Ｐ７に接触する様に端子金具Ｐ８が配置されている。また、この端子金具Ｐ８の後端側は、セパレータＰ６の貫通孔Ｐ９に配置されると共に、貫通孔Ｐ９内にて（センサ出力を取り出す）リード線Ｐ１０と接続されている。

更に、ガスセンサＰ５には、ガス検出素子Ｐ１の後端側の空間Ｐ１１（及び空間Ｐ１１に繋がるガス検出素子の内部空間Ｐ１２）を、酸素基準源となる大気側と連通するために、外筒Ｐ３と保護外筒Ｐ４とに連通孔Ｐ１３、Ｐ１４が設けられている。なお、外筒Ｐ３と保護外筒Ｐ４との間には、ガスの通過は可能で水の通過を阻止するフィルタＰ１５が配置されている。

２００４−３７４７１号公報

しかしながら、上述した従来技術では、ガス検出素子の後端側にセパレータを配置し、そのセパレータ内で端子金具とリード線とを接続する構造のために、センサ自体が大型化するという問題があった。

この対策として、端子金具の構造を工夫し、ガス検出素子の内側にてリード線を接続する方法が考えられるが、この場合には、端子金具を位置決めして固定する方法が問題になる。

つまり、端子金具と内側電極との接触部分がずれないように端子金具を位置決めするために、例えば、端子金具に径方向に伸びる環状のフランジ部を設け、このフランジ部をガス検出素子の後端面とセパレータの先端面で挟む方法が考えられるが、この場合には、ガス検出素子の内部空間と大気側との間の気体の流路（通気経路）を確保できないという問題がある。

すなわち、端子金具のフランジ部はガス検出素子とセパレータとに挟まれて密着するので、ガス検出素子とセパレータとの間に通気経路となる間隙が無いという問題がある。
特に、ガスセンサの使用中に、ガス検出素子の内部空間に外部から排気ガスが侵入したり、内部で何からのガスが発生した場合に、ガスの換気ができないと、ガスセンサの測定に支障が生じてしまうので、通気経路の確保は重要である。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、センサ自体を小型化できると共に、ガス検出素子の内部空間と大気側との通気経路を確保できるガスセンサを提供することを目的とする。

（１）本発明は、第１態様として、軸線方向に伸び先端側が閉塞された筒状の固体電解質からなる素子本体と、該素子本体の内側及び外側に設けられた内側電極及び外側電極と、を備えたガス検出素子と、前記ガス検出素子を、前記軸線方向に貫通する貫通孔内に保持する筒状のケーシングと、前記ガス検出素子の後端側の前記ケーシングの内部に、前記ケーシングと空隙を介して配置されて、少なくともリード線が貫挿される電気絶縁性の筒状のセパレータと、前記セパレータの後端側に配置されて、前記リード線が貫挿されると共に、前記ケーシングの後端側を閉塞する閉塞部材と、前記ガス検出素子に内嵌して前記内側電極に接触する電極接触部を有すると共に、前記リード線に接続される端子金具と、を備えたガスセンサにおいて、前記ケーシングには、前記閉塞部材よりも先端側に、外部からの基準ガスを導入するための通気孔を有し、前記端子金具は、前記ガス検出素子に内嵌され、前記リード線が接続されるリード線接続部と、前記ガス検出素子よりも後端側に設けられ、少なくとも一部が前記セパレータに接する露出部と、を備え、該露出部は、前記ガス検出素子の後端面と前記セパレータの先端面とに挟持されると共に、前記電極接触部よりも径方向外側に突出するフランジ部を備え、且つ、周方向における所定箇所には、前記ガス検出素子の後端面と前記セパレータの先端面の形成面との間に、前記空隙と前記ガス検出素子の内部とを連通する間隙が設けられており、前記通気孔を通過した前記基準ガスは、前記空隙及び前記間隙を通って前記ガス検出素子の内部に導入されることを特徴とするガスセンサ。

本発明の第１態様のガスセンサにおいては、端子金具に設けられたフランジ部は、ガス検出素子の後端面とセパレータの先端面に挟まれており、しかも、リード線は端子金具のフランジ部より先端側のリード線接続部にて接続されている。これにより、端子金具の位置決めができると共に、リード線の接続部分を従来より先端側に設けて、ガス検出素子とセパレータとを近接して配置することができるので、従来に比べて、ガスセンサを小型化することができる。

また、本第１態様では、端子金具においてガス検出素子よりも後端側に設けられた（フランジ部を備えた）露出部が、セパレータに接することによって、ガス検出素子の後端面とセパレータの先端面との間に空間が設けられている。詳しくは、少なくともフランジ部がガス検出素子とセパレータとの間に挟まれていることによって、ガス検出素子の後端面とセパレータの先端面との間に空間が形成されている。これによって、周方向における所定箇所（例えばフランジ部を備えた露出部が形成されていない箇所）に、前記空間において前記空隙とガス検出素子の内部とを連通する間隙が形成されている。

つまり、前記間隙によって、ガス検出素子の内部と外部（空隙）との間のガスの流通が可能な通気経路が確保されているので、この通気経路によってセンサ内部と外部とは連通されている。従って、この通気経路によって、酸素基準源となるセンサ外部の大気を、通気孔や空隙を介してセンサ内部を導入することができ、また、センサ内部に発生したガスの換気を行うことができる。

このように、本第１態様によって、通気経路を確保しながら、センサの大型化を極力抑えることができる。すなわち、センサ内部の換気性能とセンサの小型化の両立が可能となる。

なお、セパレータ内には、少なくともリード線が貫挿されていればよく、さらには、リード線の周囲を覆うように配置された端子金具が貫挿されていても良い。
また、前記間隙としては、前記周方向において、フランジ部を備えた露出部以外の場所に形成することが、空間を広く確保できるので望ましいが、例えばフランジ部を備えた露出部自身（例えばフランジ部の根本等）に、スリット状に通気経路となる切り欠き等を設けて間隙を形成してもよい。

なお、ここで、径方向とは、軸線に対して垂直に交差する方向であり、周方向とは、軸線を中心としてその回りを回る方向である。
（２）本発明は、第２態様として、前記フランジ部は、複数のフランジ片からなると共に、該各フランジ片は、前記周方向において、前記間隙を介して配置されていることを特徴とする。

本第２態様は、好適なフランジ部の構成を例示したものである。
本第２態様では、各フランジ片の間の間隙を介して、ガス検出素子の内部と外部とのガスの流通が可能な通気経路が確保されているので、この通気経路によって、センサ内部と外部との間のガスの流通を実現できる。

また、複数のフランジ片が設けられているので、ガス検出素子の後端面とセパレータの先端面とでフランジ片を挟持した場合に、しっかりとフランジ片（従って端子金具）を保持して固定することができるという利点がある。

なお、ここでいう「フランジ片」とは、フランジ部を備えた露出部を指す。
（３）本発明は、第３態様として、前記フランジ片には、前記軸線方向に突出して、前記ガス検出素子の後端部と前記セパレータの先端部との間の空間を保持する凸部が形成されていることを特徴とする。

本第３態様では、フランジ片に凸部を設けることにより、ガス検出素子とセパレータとの間の空間をフランジ部の板厚よりも大きく確保することができる。これにより、十分な通気量の通気経路を確保することができる。

（４）本発明は、第４態様として、前記凸部は、前記フランジ片の周方向において、その一部のみに形成されていることを特徴とする。
凸部を設けた箇所は、ガス検出素子やセパレータに当接しており、その当接箇所では通気が妨げられるが、本第４態様では、凸部はフランジ片の周方向の全体に形成されていないので、通気が妨げられにくくすることができる。

（５）本発明は、第５態様として、前記セパレータの後端面と前記閉塞部材の先端面とが密着していることを特徴とする。
本第５態様では、セパレータの後端面と閉塞部材との先端面とが密着しているので、さらに、ガスセンサを小型化することができる。

その上、このように、セパレータの後端面と閉塞部材との先端面とを密着させると、セパレータの後端面と閉塞部材の先端面との隙間を介して（更には、セパレータ内のリード線挿入孔を介して）ガス検出素子の内部と外部との間に、ガスの流通が可能な通気経路が確保されないが、本発明では、端子金具の露出部の間の間隙を介して、ガス検出素子の内部と外部との間にガスの流通が可能な通気経路が確保されているので、この通気経路によってガスセンサの内部と外部とを連通し、ガスの流通を実現することができる。

第１実施形態のガスセンサを軸線Ｏ方向に破断した状態を示す説明図である。 ガス検出素子３を一部破断して示す正面図である。 端子金具９及びリード線１１の周囲の構造を軸線方向に破断した状態を示す斜視図である。 （ａ）は端子金具９の斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその正面図である。 端子金具９のフランジ片７５の周囲の構成を軸線方向に破断し拡大して示す説明図である。 （ａ）は第２実施形態の端子金具１０１の斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその正面図である。 （ａ）は第３実施形態の端子金具１２１の斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその正面図である。 （ａ）は第４実施形態の端子金具１４１の上部を示す平面図、（ｂ）はそのフランジ片１４３の周囲の構成を拡大し軸方向に破断して示す説明図である。 （ａ）は第５実施形態の端子金具１５１の上部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面を周囲の構成と共に拡大して示す説明図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ‘断面を周囲の構成と共に拡大して示す説明図である。 （ａ）は第６実施形態の端子金具１７１の上部を示す平面図、（ｂ）はそのフランジ片１７５の周囲の構成を拡大し軸方向に破断して示す説明図である。 （ａ）は第６実施形態の変形例の端子金具１８１の上部を示す平面図、（ｂ）は他の変形例の端子金具１９１の上部を示す平面図である。 他の実施形態の端子金具２０１を取り付けた状態を示す説明図である。 更に他の実施形態の端子金具２２５のフランジ片２２１の構造を示す説明図である。 従来技術の説明図である。

以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
ここでは、ガスセンサ１（図１参照）として、例えばオートバイ等の車両の排気管に、ガスセンサ１の先端部分を排気管内に突出させる形態で締結し、排気ガス中の酸素濃度を計測する酸素センサを例に挙げて説明する。

以下、各構成について説明するが、以下の説明では、軸線Ｏに沿う方向のうち、プロテクタ１５の取り付けられる側を先端側とし、この逆側を後端側として説明する。
ａ）まず、本実施形態ガスセンサ１の構成について説明する。

図１に示す様に、第１実施形態のガスセンサ１は、主として、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を備えると共に、それらの周囲を覆う様に、主体金具１３、プロテクタ１５、外筒１７、保護外筒１９等を備えている。なお、主体金具１３及び外筒１７からケーシング２０が構成されている。

また、このガスセンサ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を活性化して酸素濃度を計測するものである。

以下、各構成について説明する。
図２に示す様に、ガスセンサ１の構成のうち、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からなり、先端部２５が閉塞された有底で、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鍔部２３が周設されている。

なお、素子本体２１を構成する固体電解質としては、例えば、Ｙ₂Ｏ₃又はＣａＯを固溶させたＺｒＯ₂が代表的なものであるが、それ以外のアルカリ土類金属または希土類金属の酸化物とＺｒＯ₂との固溶体を使用しても良い。さらには、これにＨｆＯ₂が含有されていても良い。

このガス検出素子３の先端部２５には、素子本体２１の外周面に外側電極２７が形成されている。この外側電極２７は、ＰｔあるいはＰｔ合金を多孔質に形成したものである。この外側電極２７からは、軸線方向にＰｔ等からなる縦リード部２９が形成されており、この縦リード部２９は、鍔部２３の下面側（図２下方）に環状に形成されたＰｔ等からなる環状リード部３１に接続されている。

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３３が形成されている。この内側電極３３も、ＰｔあるいはＰｔ合金を多孔質に形成したものである。
図１に戻り、セパレータ５は、電気絶縁性を有する例えばアルミナからなる円筒形状の部材であり、その軸中心には、リード線１１が貫挿される貫通孔３５が形成されている。

なお、セパレータ５と（その外周側を覆う）外筒１７との間には、空隙１８が設けられている。
閉塞部材７は、例えばフッ素ゴムからなる円筒形状のシール部材であり、その軸中心には、リード線１１が貫挿される貫通孔３７が形成されている。この閉塞部材７の先端面９５は、セパレータ５の後端面９７に密着すると共に、その後端側の外周は、外筒１７の内周面や保護外筒１９の内周面と密着し、ガスセンサ１の内部と外部とを分離している。即ち、閉塞部材７によって、ケーシング２０の後端側が閉塞されている。

端子金具９は、例えばインコネル７５０（英インコネル社、商標名）からなり、センサ出力を外部に取り出すための略筒状の部材である。この端子金具９は、後に詳述する様に、リード線１１に接続されると共に、ガス検出素子３の内側電極３３に接触するように構成されている。

前記主体金具１３は、例えばＳＵＳ３１０Ｓからなる円筒状の部材である。この主体金具１３には、ガス検出素子７の鍔部２３を支持するために、内周面から径方向内側に向かって段部３９が突出するように周設されている。

また、主体金具１３の先端側の外周面には、ガスセンサ３を排気管に取付けるためのネジ部４１が形成されており、このネジ部４１の後端側には、ネジ部４１を排気管にネジ込むための取付工具を係合させる六角部４３が周設されている。更に、この主体金具１３の六角部４３の後端側には、筒状部４５が設けられている。

プロテクタ１５は、例えばＳＵＳ３１０Ｓからなり、ガス検出素子３の先端側を覆う保護部材である。このプロテクタ１５は、後端側に伸びて、その後端縁が、ガス検出素子３の鍔部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。

また、主体金具１３とガス検出素子３との間には、先端側より、滑石から形成されたセラミック粉末４７と、アルミナからなるセラミックスリーブ４９とが配置されている。
更に、主体金具１３の筒状部４５の後端部５１の内側には、例えばＳＵＳ４３０からなる金属リング５３を介して、例えばＳＵＳ３０４Ｌからなる外筒１７の先端部５５が配置されており、この先端部５５が筒状部４５の後端部５１にて加締められることにより、外筒１７が主体金具１３に固定されている。

また、外筒１７の外周には、例えばＰＴＦＥからなる筒状のフィルタ５７が嵌められると共に、フィルタ５７の外周に例えばＳＵＳ３０４Ｌからなる保護外筒１９が嵌められている。このフィルタ５７は、通気は可能であるが水分の侵入は防止できるものである。

そして、保護外筒１９の外周側から加締められることにより、外筒１５とフィルタ５７と保護外筒１９とが一体に固定されている。
なお、外筒１７及び保護外筒１９には、それぞれ通気孔５９、６１が設けてあるので、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。

ｂ）次に、第１実施形態のガスセンサ１の要部である通気経路について説明する。
第１実施形態のガスセンサ１においては、ガス検出素子３の内部と外部との酸素濃度の差によって生じる起電力を利用して、ガスセンサ１の先端側の外側空間における排気ガス中の酸素濃度を検出するので、ガスセンサ１の先端側の外側と、ガスセンサ１の内部、詳しくは、ガス検出素子３の内側電極３３側の内部空間６３とを分離する必要がある。

しかも、ガス検出素子３の内部空間６３内を酸素基準源とするために、内部空間６３と大気側とを、通気孔５９、６１や空隙１８等を介して連通する必要があり、そのために、第１実施形態では、端子金具９を利用して、下記の通気経路を確保している。以下、詳細に説明する。

図１に示す様に、端子金具９は、ガス検出素子３の内部空間６３に嵌め込まれて内側電極３３に接触すると共に、内部空間６３にて、図３に示す様に、リード線１１の先端が接続されて固定されている。なお、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とから構成されている。

詳しくは、図４に示す様に、端子金具９は、１枚の金属板が加工されたものであり、内側電極３３に密着する（軸線方向の垂直の断面が）略Ｃ字状の電極接触部６９と、電極接触部６９の先端側に設けられて前記リード線１１の被覆部６７を外側から把持して固定する第１固定部７１と、第１固定部７１の先端側に設けられて芯線６５を把持して固定する複数の第２固定部（即ちリード線接続部）７３とを備えている。

特に、この端子金具９には、電極接触部６９の後端側から径方向（軸線方向と垂直の方向）に沿って、等間隔に花弁状に伸びる３枚の板状のフランジ片７５が形成されている。つまり、各フランジ片７５は、その周方向において等間隔となるように所定中心角毎に分離して配置されているので、隣接するフランジ片７５の間には間隙７４があいており、この間隙７４によって（矢印で示す）通気経路７９が形成されている。

なお、全てのフランジ片７５をフランジ部７７と総称し、また、図５に要部を拡大して示す様に、端子金具９のうち、ガス検出素子３の後端面８１より後端側（同図上方）に突出する部分を露出部７８と称する。従って、本実施形態では、フランジ部７７（従ってフランジ片７５）が露出部７８に該当する。

詳しくは、図５に示す様に、各フランジ片７５は、ガス検出素子３の後端面８１とセパレータ５の先端面８３とによって挟持されているので、両端面８１、８３の間にはフランジ片７５の厚み分の空間７６があり、しかも、各フランジ片７５は、周方向において花弁状に分離して形成されているので、その分離により形成された間隙７４が、ガス検出素子３の内部空間６３と外部とを連通する通気経路７９の一部を構成している。なお、電極接触部６９の上端とセパレータ５の先端面８３との間の空間も通気経路７９の一部を構成している。

しかも、図１に示す様に、この通気経路７９は、空隙１８と外筒１７の通気孔５９と保護外筒１９の通気孔６１とに連通しているので、ガス検出素子３の内部空間６３とガスセンサ１の外部（大気側）は連通していることになる。

なお、閉塞部材７によって、ガスセンサ１の後端側は気密されており、また、セラミックスリーブ４９やセラミック粉末４７などによって、外筒７５の内側の空間８５とガス検出素子３の先端側の外側の空間とは気密されているので、ガス検出素子３の内部空間６３は、前記通気経路７９及び通気孔５９、６１によってのみ大気側と連通している。

ｃ）次に、第１実施形態のガスセンサ１の製造手順について簡単に説明する。
図１に示す様に、同図の上方から、主体金具１３の貫通孔８７内に、プロテクタ１５を押し入れる。

次に、主体金具１３の貫通孔８７内に、ガス検出素子３を挿入する。
次に、主体金具１３とガス検出素子３との間の空間に、セラミック粉末４７とセラミックスリーブ４９とを配置する。

次に、その上に、先端側が径方向に広がった外筒１７の先端部５５を配置し、外筒１７の先端部５５の上に金属リング５３を嵌める。
この状態で、主体金具１３の後端部５１を加締めて、金属リング５３を介して外筒１７を固定する。その後、外筒１７の外周にフィルタ５７を嵌める。

これとは別に、図３に示す様に、セパレータ５の貫通孔３５と閉塞部材７の貫通孔３７と保護外筒１９の貫通孔８９にリード線１１を通し、そのリード線１１の先端に端子金具９を固定して、複合部材９１を作成する。

そして、図１に示す様に、この複合部材９１の端子金具９の先端を、ガス検出素子３の内部空間６３に挿入し、端子金具９と内側電極３３とを接触させる。
このとき、端子金具９の各フランジ片７５は、ガス検出素子３の後端面８１に当接することにより、端子金具９の位置決めがなされる。

同時に、セパレータ５及び閉塞部材７及び保護外筒１９を先端側に押圧し、セパレータ５及び閉塞部材７の一部を外筒１７内に配置すると共に、保護外筒１９をフィルタ５７の外周側に嵌め込む。

その後、保護外筒１９の外周側より加締めることにより、保護外筒１９と外筒１７とを一体に固定し、ガスセンサ１を完成する。
ｄ）この様に、第１実施形態では、ガス検出素子３の内部空間６３に嵌め込んだ端子金具９は、内側電極３３と接触すると共に、（フランジ片７５より先端側の）前記内部空間６３にてリード線１１と接続されている。また、ガス検出素子３の後端面８１とセパレータ５の先端面８３とで、端子金具９のフランジ片７５を挟み、これにより、端子金具９の位置決めを行っている。従って、従来に比べて、ガスセンサ１の軸線方向の長さを短くすることができ、ガスセンサ１をコンパクトにすることができる。

特に、第１実施形態では、端子金具９の後端部に花弁状に径方向に張り出す複数のフランジ片７５を設け、その各フランジ片７５を挟むようにガス検出素子３とセパレータ５を配置している。これによって、ガス検出素子３とセパレータ５との間に所定厚みの空間７６を設けると共に、隣接するフランジ片７５の間に（前記空間７６による）間隙７４を設けて、通気経路７９を形成している。

これにより、ガスセンサ１をコンパクトにすると共に、フランジ片７５の間に通気経路７９を設けることにより、大気側とガス検出素子３の内部空間６３とを連通している。
よって、ガス検出素子３の内部空間６３に酸素基準源として、大気を確実に導入できると共に、内部空間６３に発生したガスを換気することができる。これにより、常に高い精度にて酸素濃度の測定ができるという顕著な効果を奏する。

さらに、第１実施形態では、セパレータ５の後端面９７と閉塞部材７との先端面９５とが密着している。よって、ガスセンサ１をさらに小型化することができる。
その上、セパレータ５の後端面９７と閉塞部材７との先端面９５とを密着させると、セパレータ５の後端面９７と閉塞部材７の先端面９５との隙間を介して（更には、セパレータ５内の貫通孔３５を介して）ガス検出素子３の内部空間６３と外部との間に、ガスの流通が可能な通気経路が確保されないが、本第１実施形態では、各フランジ片７５間に、ガス検出素子３の内部空間６３と外部（空隙１８）とを連通する間隙７４によって通気経路７９が確保されているので、この通気経路７９によって、ガスセンサ１の内部と外部との間でガスの流通が可能である。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態のガスセンサについて説明するが、第１実施形態と同様な内容については、同符号を用いて説明するか、もしくは説明を省略する。

第２実施形態は、第１実施形態とは、端子金具の形状が異なるのみであるので、異なる点を説明する。
図６に示す様に、第２実施形態で使用される端子金具１０１は、第１実施形態の端子金具と同様に、電極接触部１０３と第１固定部１０５と第２固定部１０７とを備えると共に、電極接触部１０３の後端側に、径方向に花弁状に伸びる３枚のフランジ片１０９を備えている。

この隣接するフランジ片１０９の間には間隙１１０があるので、第１実施形態と同様に、この間隙１１０が通気経路１１１となっている。
さらに、第２本実施形態では、各フランジ片１０９には、板厚方向に凸部１１３が形成されている。つまり、図６（ｂ）、（ｃ）に示す様に、径方向の先端側にゆくほど厚み方向の突出量が大きくなるような凸部１１３が形成されている。なお、この凸部１１３は、フランジ片１０９の周方向全体に形成されておらず、その一部のみに形成されている。

従って、本実施形態では、図６（ｃ）に示す様に、各フランジ片１０９をガス検出素子３とセパレータ５で挟んだ場合には、第１実施形態と比べて、（凸部１１３の突出量だけ）大きな空間１１４が形成されている。よって、各フランジ片１０９の間隙１１０（従って通気経路１１１）の厚みを大きく確保できる。その上、凸部１１３がフランジ片１０９の全体に形成されていないので、凸部１１３により通気が妨げられず、フランジ片１０９の凸部１１３が設けられていない空隙１１９も通気経路１１１の一部として利用することができる。

よって、第２実施形態では、第１実施形態と同様な効果を奏すると共に、通気経路１１１が大きいので、酸素基準源の確保及びガスの排出が一層容易であるという顕著な効果を奏する。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態のガスセンサについて説明するが、第１実施形態と同様な内容については、同符号を用いて説明するか、もしくは説明を省略する。

第３実施形態は、第１実施形態とは、端子金具の形状が異なるのみであるので、異なる点を説明する。
図７に示す様に、第３実施形態で使用される端子金具１２１は、第１実施形態の端子金具９と同様に、電極接触部１２３と第１固定部１２５と第２固定部１２７とを備えている。

特に、本第３実施形態では、端子金具１２１の後端側（図７（ａ）、（ｃ）上方）に設けられた露出部１２９の形状が、第１実施形態と異なっている。
具体的には、電極接触部１２３の後端側に、第１実施形態のフランジ片と同じ位置に、等間隔で第１突出部１３１、フランジ片１３３、第２突出部１３５が設けられている。

このうち、フランジ片１３３は、第１実施形態と同様であり、第１、第２突出部１３１、１３５は、電極接触部１２３の後端より後端方向に向けて、フランジ片１３３の幅で且つフランジ片１３３の厚み分だけ突出したものである。

本第３実施形態においても、第１突出部１３１、フランジ片１３３、第２突出部１３５からなる露出部１２９によって、ガス検出素子３とセパレータ５との間に、通気経路１３７となる間隙１３９を設けることができるので、第１実施形態と同様な効果を奏する。
［第４実施形態］
次に、第４実施形態のガスセンサについて説明するが、第２実施形態と同様な内容については、同符号を用いて説明するか、もしくは説明を省略する。

前記第２実施形態では、径方向の先端側にゆくほど厚み方向の突出量が大きくなるような凸部１１３をフランジ片１０９に設けたが、これに限られることなく、以下のような形状の凸部をフランジ片に設けても良い。

具体的には、図８（ａ）に示す様に、本第４実施形態の端子金具１４１においては、第２実施形態と同様な３枚のフランジ片１４３が形成されていると共に、各フランジ片１４３には、そのほぼ中央に、フランジ片１４３の厚み方向に円形に突出する凸部（スポット）１４５が形成されている。

従って、図８（ｂ）に示す様に、端子金具１４１のフランジ片１４３をガス検出素子３とセパレータ５とで挟んだ場合には、第１実施形態より大きな通気経路１４９を確保することができる。
［第５実施形態］
次に、第５実施形態のガスセンサについて説明するが、第４実施形態と同様な内容については、同符号を用いて説明するか、もしくは説明を省略する。

第５実施形態は、第４実施形態とは、端子金具の形状が異なるのみであるので、異なる点を説明する。
図９に示す様に、第５実施形態で使用される端子金具１５１は、端子金具１５１の後端側（図９（ａ）の手前側）に設けられた露出部１５３の形状が、第４実施形態と異なっている。

具体的には、電極接触部１５５の後端側に、第４実施形態のフランジ片と同じ位置に、等間隔で第１突出部１５７、フランジ片１５９、第２突出部１６１が設けられている。
このうち、フランジ片１５９は、第４実施形態と同様であり、第１、第２突出部１５７、１６１は、図９（ｂ）に示す様に、第４実施形態と同様に、電極接触部１５５の後端より後端方向に向けて、フランジ片１５９の幅で且つフランジ片１５９の厚み分だけ突出して、セパレータ５の先端面８３に当接するものである。

また、本第５実施形態では、露出部１５３のうち、第１、第２突出部１５７、１６１とフランジ片１５９とが形成されている以外の露出部分１６３は、図９（ｃ）に示す様に、ガス検出素子３の後端面８１とセパレータ５の先端面８３との間に位置するように突出している。即ち、露出部分１６３の先端とセパレータ５の先端面８３との間に隙間１６５が設けられている。

本第５実施形態においても、前記第４実施形態と同様な効果を奏する。
［第６実施形態］
次に、第６実施形態のガスセンサについて説明するが、第４実施形態と同様な内容については、同符号を用いて説明するか、もしくは説明を省略する。

本第６実施形態は、第４実施形態とは、端子金具の露出部の形状が異なるのみであるので、異なる点を説明する。
また、図１０（ａ）に示す様に、本第６実施形態の端子金具１７１においては、端子金具１７１の露出部１７３に、第２実施形態と同様なフランジ片１７５が形成されていると共に、各フランジ片１７５には、その径方向の先端側に、フランジ片１７５の厚み方向に折れ曲がった凸部１７７が形成されている。

従って、図１０（ｂ）に示す様に、端子金具１７１のフランジ片１７５をガス検出素子３とセパレータ５とで挟んだ場合には、第１実施形態より大きな通気経路１７９を確保することができる。

本第６実施形態においても、前記第４実施形態と同様な効果を奏する。
また、本第６実施形態の変形例として、図１１（ａ）に示す端子金具１８１を採用できる。

この端子金具１８１には、第２実施形態と同様なフランジ片１８３が形成されていると共に、各フランジ片１８３には、各フランジ片１８３を周方向に横断するように、フランジ片１８３の厚み方向の先端側に突出する線状の凸部１８５が形成されている。

従って、図示しないが、この端子金具１８１のフランジ片１８３をガス検出素子３とセパレータ５とで挟んだ場合には、第１実施形態より大きな通気経路を確保することができる。

更に、本第６実施形態の他の変形例として、図１１（ｂ）に示す端子金具１９１を採用できる。
この端子金具１９１には、第２実施形態と同様なフランジ片１９３が形成されていると共に、各フランジ片１９３には、各フランジ片１９３の径方向に伸びるように、フランジ片１９３の厚み方向の先端側に突出する線状の凸部１９５が形成されている。

従って、図示しないが、この端子金具１９１のフランジ片１９３をガス検出素子３とセパレータ５とで挟んだ場合には、第１実施形態より大きな通気経路を確保することができる。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明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。

（１）例えば、第２実施形態では、フランジ片１０９に凸部１１３を１つずつ設けていたが、これに限られることなく、１つのフランジ片に複数の凸部を設けてもよい。また、第２実施形態では、フランジ片１０９毎に凸部１１３を設けていたが、これに限られることなく、凸部が設けられたフランジ片と、凸部が設けられていないフランジ片を備えるフランジ部であっても良い。

（２）また、第２実施形態では、フランジ片１０９の先端側に向かって凸部１１３を設けたが、これに限られることなく、フランジ片に凸部を設ける場合には、厚み方向の後端側に突出するように設けても良いし、さらには、先端側及び後端側の両方に突出するように、凸部を設けても良い。

（３）更に、図１２に、第３実施形態の変形例を示すが、この変形例における端子金具２０１は、前記第３実施形態とは露出部２０３の形状が異なる。
具体的には、第１突出部２０５とフランジ片２０７と第２突出部２０９の形状は、第３実施形態と同様であるが、周方向における第１突出部２０５とフランジ片２０７と第２突出部２０９の間においては、電極接触部２１１の後端部２１３が、ガス検出素子３の後端面８１と同一平面に（つらいち）設けられている。

なお、第１突出部２０５と第３突出部２０９の後端に、ガスの通過が可能なスリット状の切り欠き２１５を設けてもよい（他の実施形態の突出部にも同様な切り欠きを設けてもよい）。

（４）また、前記第２、第４〜第６実施形態のフランジ片の湾曲部分に、即ち、図１３に示す様に、フランジ片２２１が電極接触部２２３の後端より後端方向に伸びると共に、径方向外側に向かって曲がる部分２２７に、スリット状の切り欠き２２９を設けてよい。これにより、フランジ部２３１においても（即ちフランジ部２３１の形成箇所以外でなくても）、ガスの通過が可能になる。

１…ガスセンサ
３…ガス検出素子
５…セパレータ
７…閉塞部材
９、１０１、１２１、１３１、１４１、１５１、１７１、１８１、１９１、２０１、２２５…端子金具
１１…リード線
１３…主体金具
１５…プロテクタ
１７…外筒
１８…空隙
１９…保護外筒
２７…外側電極
３３…内側電極
５９、６１…通気孔
６３…内部空間
６９…電極接触部
７３…リード線接続部（第２固定部）
７４、１１０、１３９、１６５…間隙
７５、１０９、１２３、１３３、１４３、１５９、１７５、１８３、１９３、２０７、２２１…フランジ片
７６、１１４…空間
７７、２３１…フランジ部
７８、１２９、１５３、１７３、２０３…露出部
７９、１１１、１２９、１７９…通気経路
１１３、１２５、１３５、１４５、１５５…凸部

Claims (5)

1. 軸線方向に伸び先端側が閉塞された筒状の固体電解質からなる素子本体と、該素子本体の内側及び外側に設けられた内側電極及び外側電極と、を備えたガス検出素子と、
   前記ガス検出素子を、前記軸線方向に貫通する貫通孔内に保持する筒状のケーシングと、
   前記ガス検出素子の後端側の前記ケーシングの内部に、前記ケーシングと空隙を介して配置されて、少なくともリード線が貫挿される電気絶縁性の筒状のセパレータと、
   前記セパレータの後端側に配置されて、前記リード線が貫挿されると共に、前記ケーシングの後端側を閉塞する閉塞部材と、
   前記ガス検出素子に内嵌して前記内側電極に接触する電極接触部を有すると共に、前記リード線に接続される端子金具と、
   を備えたガスセンサにおいて、
   前記ケーシングには、前記閉塞部材よりも先端側に、外部からの基準ガスを導入するための通気孔を有し、
   前記端子金具は、前記ガス検出素子に内嵌され、前記リード線が接続されるリード線接続部と、前記ガス検出素子よりも後端側に設けられ、少なくとも一部が前記セパレータに接する露出部と、を備え、
   該露出部は、前記ガス検出素子の後端面と前記セパレータの先端面とに挟持されると共に、前記電極接触部よりも径方向外側に突出するフランジ部を備え、
   且つ、周方向における所定箇所には、前記ガス検出素子の後端面と前記セパレータの先端面の形成面との間に、前記空隙と前記ガス検出素子の内部とを連通する間隙が設けられており、
   前記通気孔を通過した前記基準ガスは、前記空隙及び前記間隙を通って前記ガス検出素子の内部に導入されることを特徴とするガスセンサ。
2. 前記フランジ部は、複数のフランジ片からなると共に、
   該各フランジ片は、前記周方向において、前記間隙を介して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記フランジ片には、前記軸線方向に突出して、前記ガス検出素子の後端部と前記セパレータの先端部との間の空間を保つ凸部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のガスセンサ。
4. 前記凸部は、前記フランジ片の周方向において、その一部のみに形成されていることを特徴とする請求項３に記載のガスセンサ。
5. 前記セパレータの後端面と前記閉塞部材の先端面とが密着していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスセンサ。

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