JP4109214B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、被測定ガス中のガス濃度を検出するガスセンサに関する。

ガスセンサの具体的な例として、先端部が閉じ、後端部が開口し、軸線に沿う軸線方向に延びる中空筒状の形態であって、その内周面に電極層（以下、内部電極層とも言う）を有する酸素検出素子を備えた、特許文献１に開示されるような酸素センサが挙げられる。
このようなタイプの酸素センサでは、基準ガスとしての大気を酸素検出素子の内周面の内部電極層に導入する一方、酸素検出素子の外周面の外部電極層に測定ガスを接触させる。そうすると、内外面の酸素濃度差に応じて起電力が発生する。そこで、この起電力を測定ガス中の酸素濃度の検出信号として内外電極層から端子部材、リード線等を介して外部に取り出すことにより、測定ガス中の酸素濃度を検出することが出来る。

酸素検出素子の内部電極層から起電力を取り出す端子部材は、金属板などのバネ性及び導通性を有する部材で構成される。この端子部材は、酸素検出素子の内部電極層に圧接して、端子部材自身を保持する圧接部を含む。
特許文献１では、圧接部を含む端子部材として、その軸線に直交する径方向断面形状が略馬蹄形状になるように形成し、自由状態で、その径方向断面の外接円の径が酸素センサの内周面の径よりも大きくしたものが示されている。この端子部材を酸素検出素子内に組み付けると、端子部材の弾性により、端子部材のうち、軸直交断面における略馬蹄形状の周方向の２つの先端部分及び基端側の中央部分の３点が、酸素検出素子の内周面を押圧する圧接部となる。この圧接部の押圧力によって、酸素検出素子の内部電極層に端子部材自身が圧接され、保持される。それと共に、酸素検出素子の内部電極層とこの圧接部が電気的に導通してなり、ひいては、酸素検出素子の内部電極層の起電力を端子部材から取り出すことが出来る。
特開２００１−６６２８１号公報（図１、図３、図８）

しかしながら、端子部材を酸素検出素子の内部に組み付けるには、端子部材の圧接部が酸素検出素子の内周面を押圧した状態で、端子部材をずらしつつ挿入する。つまり、酸素検出素子の内部に、端子部材の圧接部を圧入するのである。このとき、圧接部と酸素検出素子の内周面の間で発生する摩擦により、内部電極層のうち圧接部と摩擦された部分が削られて薄くなったり、剥がれたりする虞がある。なお、内部電極層は、一般的に白金等がメッキされて形成されており、その厚みは数μｍと小さい。このようにして、内部電極層が削れて薄くなったり、剥がれたりした部分では、端子部材と酸素検出素子の内部電極層との電気的導通の信頼性が低下する虞がある。
そこで、端子部材の圧接部の押圧力を下げることによって、圧接部と内部電極層との摩擦力を下げ、内部電極層に対するダメージを抑えることが考えられる。しかし、圧接部の押圧力を下げると、端子部材と内部電極層の圧接力が下がるので、端子部材を酸素検出素子に十分な力で保持できなくなる虞が生じる。
このように端子部材の圧接部に、端子部材自身の保持と電気的な導通の２つの役割を持たせると、電極層の強度との関係で適切な単位面積当たりの押圧力の選択が難しくなる場合があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、端子部材をガス検出素子に適切な押圧力で保持しつつ、ガス検出素子の内部電極層と端子部材の電気的な導通を良好に取ることのできる信頼性の高いガスセンサの提供を目的とする。

その解決手段は、先端部が閉じ、後端側が開口し、軸線に沿う軸線方向に延びる中空筒状の形態を有し、その内周面の少なくとも一部に電極層を有するガス検出素子と、上記電極層と接触して電気的に導通する端子部材と、を含むガスセンサであって、上記端子部材は、上記ガス検出素子の内周面に圧接して、上記端子部材自身を上記ガス検出素子に保持させる圧接部と、上記ガス検出素子の内周面の電極層に圧接し、上記電極層と電気的に導通する導通部と、を備え、上記導通部における単位面積当たりの押圧力を、上記圧接部における単位面積当たりの押圧力よりも小さくしてなり、前記端子部材の前記導通部は、前記ガス検出素子の内周面のうち、前記圧接部が圧接している圧接領域と、上記圧接部が摺動した圧接部摺動領域とを除く領域で、前記電極層に接触してこれと電気的に導通してなるガスセンサである。

本発明のガスセンサでは、端子部材において、端子部材自身をガス検出素子の内周面に保持するための圧接部と、端子部材と電極層との電気的接続を取るための導通部とを、別々に設けている。そのため、圧接部では、端子部材自身を保持するのに適切な比較的大きな単位面積当たりの押圧力でガス検出素子の内周面に圧接することができる。一方、導通部では、電極層の強度を考慮して、電極層との電気的接続を取るのに適切な比較的小さな単位面積当たりの押圧力で電極層に圧接することができる。従って、保持のため及び導通のためのいずれにおいても適切に圧接することができるから、端子部材の保持及び導通の両面において信頼性の高いガスセンサとなし得る。

なお、本発明の端子部材の圧接部は、ガス検出素子の内周面に圧接して、端子部材自身をガス検出素子内に保持できれば良く、電極層に接触していなくても良い。従って、圧接部は、絶縁体でできていても、あるいは絶縁層で被覆された金属材でできていても良い。
また、ガス検出素子の内周面の電極層は、ガス検出用電極として機能する部分のほか、少なくとも端子部材の導通部と接触する部分があれば足りる。例えば、電極層をＰｔなどの高価な材料で構成する場合、ガス検出素子のうち必要最小限の領域について電極層を形成すれば、使用する材料の量を減らすことができる。従って、安価なガスセンサとなし得る。
ガスセンサとしては、酸素センサやＮＯｘセンサ、ＣＯセンサ等が挙げられる。

また、本発明のガスセンサでは、端子部材は、導通部において電極層との導通を行うほか、ガス検出素子内に配置するヒータを保持しあるいは姿勢を維持する機能を併せ持っていても良い。

さらに、前記端子部材の前記導通部が、前記ガス検出素子の内周面のうち、前記圧接部が圧接している圧接領域と、上記圧接部が摺動した圧接部摺動領域とを除く領域で、前記電極層に接触してこれと電気的に導通してなるガスセンサとしている。

端子部材をガス検出素子へ組み付けるに際しては、端子部材の圧接部がガス検出素子の内周面を押圧した状態で、端子部材を軸線方向にずらすように移動させて挿入する場合が多い。このようにして組み付けた場合には、端子部材の挿入に伴い、端子部材の圧接部がガス検出素子の内周面に圧接した状態で摺動する。従って、その軌跡に、電極層が含まれていると、圧接部の通った領域の電極層は、削られたり、剥がれたりしている虞がある。
これに対し、本発明のガスセンサでは、端子部材がガス検出素子の内部に挿入されたとき、導通部は、ガス検出素子の内周面のうち、圧接領域及び圧接部摺動領域を除く領域の電極層に、即ち、端子部材の圧接部が通っておらず、この圧接部によって削られたり剥がされたりしていない電極層に、導通部が接触している。従って、導通部と電極層との間で確実に導通を取ることができるから、信頼性の高いセンサとなし得る。
さらに、上記に記載のガスセンサであって、記端子部材の前記導通部は、前記ガス検出素子の内周面のうち、前記圧接領域と、その軸線方向後端側に位置する前記圧接部摺動領域とを除く領域で、前記電極層に接触してこれと電気的に導通してなるガスセンサとすると良い。
なお、圧接部が軸線方向に延びる形態にされている場合、圧接領域と圧接部摺動領域が一部又は全部重なっている場合も生じる。

さらに、上記いずれかに記載のガスセンサであって、前記圧接部も、前記電極層に接触してこれと電気的に導通してなるガスセンサとすると良い。

端子部材の圧接部が通ることにより、電極層が削られたとしても、必ずしも電極層の全てが削られてしまうとは限らず、一部には厚みは薄くなったとしても電極層が残っている場合がある。そこで、本発明のガスセンサのように、圧接部も電極層に接触させれば、さらに確実に導通が取れ、さらに高い信頼性のガスセンサとなし得る。

さらに、上記いずれかに記載のガスセンサであって、前記端子部材は、前記導通部の前記軸線方向先端側において、前記ガス検出素子の内周面に接触することなく上記導通部に連設された先端側連設部を備え、上記先端側連設部は、自身の弾性変形により、前記導通部を前記ガス検出素子の内周面に向かって押圧してなるガスセンサとすると良い。

端子部材が導通部の軸線方向後端側にのみ連設部（後端側連設部）を有している場合を想定する。この場合には、ガス検出素子の後端の開口からその内部に端子部材を挿入するに際し、導通部が先に挿入された後に、この後端側の連設部が挿入される。従って、導通部がガス検出素子の内周面に圧接されると、これにより発生する摩擦が導通部挿入の抵抗となる。すると、導通部が軸線方向に沿って正しく挿入されず、位置ずれや変形を起こす虞がある。
これに対し、本発明のガスセンサでは、端子部材は、導通部の軸線方向の先端側に、ガス検出素子の内面に接触せず、しかも導通部が連設する先端側連設部を有している。従って、ガス検出素子の後端の開口からその内部に端子部材を挿入するに際し、先端側連設部が、ガス検出素子の内周面に接触することなく、導通部よりも先に挿入され、その後、この先端側連設部に導かれて導通部が挿入される。これにより、導通部がスムーズに、また、先端側連設部よりも後端側に導通部が正しく位置するように挿入することができる。従って、導通部が正しい位置に配置され、しかも適切な単位面積当たりの押圧力でガス検出素子の内周面を押圧してなるガスセンサとなし得る。

あるいは、上記請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のガスセンサであって、前記端子部材は、前記導通部の前記軸線方向先端側において、前記ガス検出素子の内周面に接触することなく上記導通部に連設された先端側連設部と、前記導通部の前記軸線方向後端側において、前記ガス検出素子の内周面に接触することなく上記導通部に連設された後端側連設部と、を備え、上記先端側連設部と後端側連設部は、自身の弾性変形により、前記導通部を前記ガス検出素子の内周面に向かって押圧してなるガスセンサとすると良い。

本発明のガスセンサでは、端子部材は、導通部の軸線方向先端側に先端側連設部を有している。この先端側連設部は、ガス検出素子の内周面に接触しておらず、しかも導通部に連設している。従って、ガス検出素子の後端の開口からその内部に端子部材を挿入するに際し、先端側連設部が、導通部よりも先に挿入され、その後、この先端側連設部に導かれて導通部が挿入される。これにより、導通部がスムーズに、また、先端側連設部よりも後端側に導通部が正しく位置するように挿入することができる。従って、導通部が正しい位置に配置され、しかも適切な単位面積当たりの押圧力でガス検出素子の内周面を押圧してなるガスセンサとなし得る。

さらに、本発明のガスセンサでは、端子部材の導通部において、後端側連設部をも有しているので、これを有しないタイプよりも、導通部の押圧力の調整幅が広くでき、調整が容易である。またさらに、このガスセンサでは、導通部に連設する先端側連設部と後端側連設部の両方を有しているので、導通部に先端側連設部もしくは後端側連設部材のみを連設しているタイプよりも共振しにくい。従って、振動による押圧力の変動が生じにくいので、振動下での導通の信頼性がより高いガスセンサとなし得る。

本発明の実施にかかる酸素センサを図１〜図１１を参照して説明する。

図１及び図２は実施例１にかかる酸素センサ１０の内部構造を示す説明図とその分解斜視図である。酸素センサ１０は、先端部（図１中、下端部）が閉じ、後端側（図１中、上方）が開口し、軸線ＡＸに沿う軸線方向（図１において上下方向）に延びる断面略Ｕ字状の中空筒状の酸素検出素子２０と、この酸素検出素子２０を環状に包囲する筒状の主体金具１１と、を備える。さらに、酸素センサ１０は、酸素検出素子２０の有底孔２１内にその一部が挿入、保持された端子部材３０と、有底孔２１内に配置され、端子部材３０によって保持され姿勢が維持されたヒータ１２とを含む。

酸素検出素子２０は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなる。この酸素検出素子２０の有底孔２１の内周面２２には、そのほぼ全面を覆うように、例えば、ＰｔあるいはＰｔ合金により多孔質に形成された内部電極層２３が、公知の無電解メッキ法により形成されている。一方、酸素検出素子２０の外周面２４のうち、後述する係合フランジ部２０ｓよりも先端側の全面には、同様な多孔質の外部電極層２５が形成されている（図２参照）。
また、図２に示すように、この酸素検出素子２０の外周面２４のうち、後端側には外部側出力取出部としての端子接続部２７が周方向に沿って帯状に形成されており、この端子接続部２７と外部電極層２５とが直線状の接続リード部２８を介して電気的に接続されている。なお、図１及び図２において、図示は省略しているが、外部電極層２５上には、被測定ガス（排気ガス）中に含まれている鉛、リン、珪素などの被毒物質から外部電極層２５を保護するために、多孔質セラミックからなる電極保護層が形成されている。

酸素検出素子２０の軸線方向の中間部には、径方向外側に突出する係合フランジ部２０ｓが設けられている。主体金具１１は、中空筒内部に、金属製パッキン８１、８２、８３、インシュレータ１３、１３ｂ及びセラミック粉末１４を介在して、この係合フランジ部２０ｓを係合保持してなる。従って、酸素検出素子２０は、主体金具１１の中心に気密に保持されている。
また、主体金具１１には、主体金具１１の先端側開口部から突出する酸素検出素子２０の先端部を覆うように、プロテクタ１５が取り付けられている。このプロテクタ１５は、外側プロテクタ１５ａ、内側プロテクタ１５ｂの二重構造をなしており、これら外側プロテクタ１５ａ、内側プロテクタ１５ｂ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。従って、酸素検出素子２０の外部電極層２５は、プロテクタ１５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。

一方、主体金具１１において、六角部１１ｃの後端側の接続部１１ｄには、筒状の金属外筒１６の先端部が外側から全周レーザ溶接により固着されている。また、この金属外筒１６の後端側開口部は、フッ素ゴムで構成されたグロメット１７を嵌入させて加締封止されている。このグロメット１７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１８が設けられている。そして、グロメット１７及びセパレータ１８を貫通してセンサ出力リード線１９、１９ｂ及びヒータリード線１２ｂ、１２ｃが配置されている（図１、図２参照）。
なお、グロメット１７の中央には、軸線ＡＸに沿う貫通孔が形成されており、この貫通孔に撥水性及び通気性を兼ね備えるシート状のフィルタ８５を被せた状態の金属パイプ８６が嵌め込まれている。これにより、酸素センサ１０の外部の大気はフィルタ８５を介して金属外筒１６内に導入され、ひいては酸素検出素子２０の有底孔２１内に導入されることになる。

一枚の金属板（本実施の形態では、ステンレス鋼板）からなる端子部材３０は、図３に示すように、軸線の直交方向断面（以後、軸直交断面とも言う）が略馬蹄形状に屈曲させられた切れ目３３ａのある挿入部３３（図４参照）と、この挿入部３３の後端側（図３中、上方）に連設され、径方向外側に向かって突出している鍔部３７とを含む。さらに、挿入部３３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３２と、さらにこの後端側に位置するコネクタ部３１とを有する。このうち、コネクタ部３１は、センサ出力リード線１９の芯線を加締めにより把持して、端子部材３０とセンサ出力リード線１９とを電気的に接続する。また、セパレータ挿入部３２は、セパレータ１８内に挿入されると共に、このセパレータ挿入部３２から分岐して突出するセパレータ当接部３２ｄが、保持孔１８ｄに弾性的に当接することにより、端子部材３０自身をセパレータ１８内に保持してなる。また、挿入部３３は、ヒータ１２をその内側に配置させつつ、酸素検出素子２０の有底孔２１内に挿入される。鍔部３７は、酸素検出素子２０の後端面２６に当接して、挿入部３３が、酸素検出素子２０内における軸線ＡＸ方向の位置決めを行う。

また、詳しくは説明しないが、外部電極層用接続部材４０も端子部材３０と同様にもう一方のセンサ出力リード線１９ｂに接続される。さらに、図２に示すように、酸素検出素子２０に外嵌され、端子接続部２７、接続リード部２８を介して、外部電極層用接続部材４０は外部電極層２５に電気的に接続される。

挿入部３３は、図３に示すように、挿入本体部３４とこれより先端側（図３中、下方）に突出するヒータ押圧部３６とを含む。ヒータ押圧部３６は、軸線方向からみたとき、略１／４円弧状に形成されており、挿入本体部３４が酸素検出素子２０内に組み付けられたとき、挿入本体部３４内に保持されているヒータ１２の側面が内周面２２に接触するように、ヒータ１２を押圧する。
また、挿入本体部３４のうち、図３に示すように軸線方向の先端側（図３中、下方）寄りに、接触部３５を有している。接触部３５は、挿入本体部３４に先端側（図３中、下方）が開いたＵ字状の抜き穴Ｎ１（図３（ｃ）参照）を設けることによって形成されている。この接触部３５は、後端側（図３（ｃ）中、上方）が自由端で、先端側（図３（ｃ）中、下方）で挿入本体部３４に繋がる、片持ち平板形状をしている。図３（ａ)に示すように、その自由端側が若干外側（図３（ａ)中、左右方向）に倒されて、挿入本体部３４よりも突出する形状とされている。この接触部３５のうち、自由端側の部分は、酸素検出素子２０の内部電極層２３と導通する導通部３５ｂをなしている。さらに、この導通部３５ｂよりも先端側（図３（ｃ）中、下方）に連設して、先端側連設部３５ｃが設けられている。
さらに、図４に示すように、軸直交断面が略馬蹄形状を有する挿入本体部３４は、その断面における周方向の両端部位（より詳細には、切れ目３３ａ寄りの両端部位）に端部圧接部３４ｃ、３４ｃ及びこれらの周方向中央に中央圧接部３４ｄを含む。なお、図４は、図３（ｂ）に示した端子部材３０のＡ−Ａ断面をとり、上側（後端側）からみたときの説明図である。
また、挿入前の自由状態では、図４中、点線で示すように、外接円Ｇの径が酸素検出素子２０の有底孔２１の径よりも大きくされている。

図５（ａ)、(ｂ)に示すように、挿入本体部３４が酸素検出素子２０の有底孔２１に挿入された状態では、略馬蹄形状の軸直交断面を有する挿入本体部３４は、外接円Ｇの径が縮径されている。この挿入本体部３４の弾性反発力により、端部圧接部３４ｃ、３４ｃ及び中央圧接部３４ｄは、酸素検出素子２０の内周面２２を押圧してなる。従って、挿入本体部３４の屈曲の度合い・寸法等を調整することで、端部圧接部３４ｃ、３４ｃ及び中央圧接部３４ｄは、端子部材３０自身を有底孔２１内に適切な、比較的大きな単位面積当たりの押圧力で圧接している。
一方、内部電極層２３の強度を考慮して、先端側連設部３５ｃの屈曲の度合い・寸法等を調整することで、導通部３５ｂは、内部電極層２３との導通を取るのに適切な、比較的小さな単位面積当たりの押圧力で圧接している。
このように、本実施例１の酸素センサ１０では、端子部材３０は、端子部材３０自身を酸素検出素子２０の内周面に保持するための端部圧接部３４ｃ、３４ｃ及び中央圧接部３４ｄの他に、端子部材３０と内部電極層２３との電気的接続を取るための導通部３５ｂを有し、導通部３５ｂにおける単位面積当たりの押圧力を、端部圧接部３４ｃ、３４ｃ及び中央圧接部３４ｄにおける単位面積当たりの押圧力よりも小さくしている。
従って、端子部材３０の保持及び導通の両面において信頼性の高い酸素センサ１０となる。

なお、本実施例１では、酸素検出素子２０の内部電極層２３が、内周面２２全周に亘って形成されている。ところで、後述するように、酸素検出素子２０内に端子部材３０の挿入部３３を挿入する際、端部圧接部３４ｃ、３４ｃ及び中央圧接部３４ｄによって削られてしまう場合がある。とはいえ、端子部材３０の端部圧接部３４ｃ、３４ｃ及び中央圧接部３４ｄの摺動で内部電極層２３が削られたとしても、内部電極層２３のうち、端部圧接部３４ｃ等が摺動された部分（後述の圧接部摺動領域２２ｃ）について、内部電極層２３の全てが削られるとは限らない。むしろ本実施例１では、内部電極層２３のうち端部圧接部３４ｃ等が摺動した部分でも内部電極層２３の厚みが薄くなることはあっても、酸素検出素子２０がむき出しになることはない。そこで、本実施例１では、端部圧接部３４ｃ、３４ｃ及び中央圧接部３４ｄも、内部電極層２３に接触している。このようにすることで、端子部材３０の導通部３５ｂと共に、端部圧接部３４ｃ、３４ｃ及び中央圧接部３４ｄでも、内部電極層２３と電気的導通が取れるので、さらに高い信頼性の酸素センサ１０となる。

次いで、実施例１にかかる酸素センサ１０の製造について説明するが、端子部材３０の酸素検出素子２０への組み付け以外は、公知の手法によればよいので、端子部材３０の酸素検出素子２０への組み付けについてのみ説明する。
端子部材３０のうち、挿入本体部３４及びヒータ押圧部３６を、図６に示すように、酸素検出素子２０の有底孔２１内に挿入して、端子部材３０を酸素検出素子２０に組み付ける。この際、挿入本体部３４のうち、端部圧接部３４ｃ、３４ｃ及び中央圧接部３４ｄが酸素検出素子２０の内周面２２に当接し、これを押圧した状態で、端子部材３０を軸線ＡＸ方向先端側にずらすように移動させて挿入する。このとき、挿入本体部３４の挿入に伴い、端部圧接部３４ｃ、３４ｃ及び中央圧接部３４ｄが酸素検出素子２０の内周面２２に強く圧接した状態で摺動する。ところで、本実施例１の酸素センサ１０では、酸素検出素子２０の内周面２２の全周に亘って内部電極層２３が形成されている。従って、内部電極層２３のうち、端部圧接部３４ｃ、３４ｃ及び中央圧接部３４ｄが摺動した領域である圧接部摺動領域２２ｃ（図５（ｂ)参照）に含まれる部分は、これらの摺動により、多少なりとも削られたり、剥がされたりしている虞がある。

なお、本実施例１の酸素センサ１０では、端部圧接部３４ｃ、３４ｃ及び中央圧接部３４ｄは、軸線方向に鍔部３７に届くまで延びている。このため、酸素検出素子２０の内周面２２のうち、端部圧接部３４ｃ、３４ｃ及び中央圧接部３４ｄが、内周面２２を圧接している領域である圧接領域２２ｂは、圧接部摺動領域２２ｃと全部重なる関係となっている。
一方、導通部３５ｂは、酸素検出素子２０の内周面２２のうち、圧接領域２２ｂ及び圧接部摺動領域２２ｃに対して、周方向にずれた位置である導通部接触領域２２ｄにおいて、内部電極層２３に接触している。即ち、内部電極層２３のうち、端子部材３０の端部圧接部３４ｃ、３４ｃ及び中央圧接部３４ｄが摺動しておらず、削れたり、剥がれたりしていない部分に接触している。従って、導通部接触領域２２ｄにおいて、導通部３５ｂと内部電極層２３との間で確実に導通を取ることができる。しかも、導通部３５ｂが、内周面２２を押圧する単位面積当たりの押圧力は、端部圧接部３４ｃ等よりも相対的に小さい。このため、内周面２２のうち、導通部３５ｂが摺動した導通部摺動領域２２ｅ内の内部電極層２３は、ほとんど削られたり、剥がされたりすることはない。

なお、端子部材３０の接触部３５は、導通部３５ｂよりも軸線方向の先端側に、酸素検出素子２０の内面に接触せず、しかもこの導通部３５ｂが連設された先端側連設部３５ｃを有している。従って、酸素検出素子２０の有底孔２１内に端子部材３０の挿入本体部３４を挿入すると、先端側連設部３５ｃが、酸素検出素子２０の内周面２２（内部電極層２３）に接触することなく、導通部３５ｂよりも先に挿入され、その後、この先端側連設部３５ｃに導かれて導通部３５ｂが挿入される。そのため、導通部３５ｂをスムーズに、また、先端側連設部３５ｃよりも後端側の正しい位置に挿入することができる。従って、導通部３５ｂが、正しい位置に配置され、しかも適切な単位面積当たりの押圧力で酸素検出素子２０の内周面２２を押圧して内部電極層２３と導通してなる酸素センサ１０とすることができる。

（変形例１）
ついで、変形例１にかかる酸素センサ１１０を、図１及び図７を参照して説明する。本変形例１にかかる酸素センサ１１０は、実施例１の酸素センサ１０における端子部材３０を、端子部材１３０に代えた点でのみ相異するものである。そこで、以下では端子部材１３０についての相異部分を中心に説明し、同様な部分については説明を省略あるいは簡略化する。
端子部材１３０のうち、コネクタ部１３１、セパレータ挿入部１３２、セパレータ当接部１３２ｄ、ヒータ押圧部１３６、鍔部１３７は実施例１のコネクタ部３１、セパレータ挿入部３２、セパレータ当接部３２ｄ、ヒータ押圧部３６、鍔部３７と同様である。但し、端子部材１３０は、挿入部１３３の挿入本体部１３４のうち、接触部１３５１、１３５２の形態が実施例１の接触部３５と異なる点でのみ相異する。即ち、端子部材１３０は、図７に示すように挿入本体部１３４のうち、軸線方向の先端側（図７中、下方）寄りと、後端側（図７中、上方）寄りにそれぞれ一組ずつの接触部１３５１、１３５２が、合計４組設けられている。接触部１３５１、１３５２は、挿入本体部１３４に先端側（図７中、下方）が開いたW字形状の抜き穴Ｎ１０１を設けることによって形成されている。

接触部１３５１、１３５２は、接触部３５と同様、それぞれ、後端側（図７中、上方）が自由端で、先端側（図７中、下方）で挿入本体部１３４に繋がる、片持ち平板形状をなし、さらに、その自由端側が若干外側に倒されて、挿入本体部１３４よりも突出する形状とされている。
接触部３５と同様、この接触部１３５１、１３５２のうち、自由端側の部分が、内部電極層２３と導通する導通部１３５１ｂ、１３５２ｂとなり、これよりも先端側が先端側連設部１３５１ｃ、１３５２ｃとなる。先端側連設部１３５１ｃ、１３５２ｃの寸法、屈曲の角度などを調整することで、端子部材１３０を酸素検出素子２０に組み付けた状態において、この導通部１３５１ｂ、１３５２ｂは、内部電極層２３の強度を考慮して、内部電極層２３との電気的接続を取るのに適切な、比較的小さな単位面積当たりの押圧力で圧接している。

本変形例１の酸素センサ１１０では、実施例１の接触部３５と同様に機能する接触部１３５１、１３５２を４組備えている。従って、８箇所の導通部１３５１ｂ、１３５２ｂで酸素検出素子２０の内部電極層２３に接触するため、さらに確実に内部電極層２３と端子部材１３０との間の導通が取ることができる。従って、本変形例１の酸素センサ１１０では、さらに信頼性が高い酸素センサとすることができる。

（変形例２）
ついで、変形例２にかかる酸素センサ２１０を、図１及び図８を参照して説明する。本変形例２にかかる酸素センサ２１０は、実施例１の酸素センサ１０における端子部材３０を、端子部材２３０に代えた点でのみ相異するものである。そこで、以下では端子部材２３０についての相異部分を中心に説明し、同様な部分については説明を省略あるいは簡略化する。
端子部材２３０のうち、コネクタ部２３１、セパレータ挿入部２３２、セパレータ当接部２３２ｄ、ヒータ押圧部２３６、鍔部２３７は、実施例１のコネクタ部３１、セパレータ挿入部３２、セパレータ当接部３２ｄ、ヒータ押圧部３６、鍔部３７と同様である。但し、端子部材２３０は、実施例１と異なり図８に示すように、挿入部２３３の挿入本体部２３４のうち、周方向中央の先端側部分から、さらに先端側（図８中、下方）に突出する接触部２３５を有する点で異なる。
端子部材２３０は、図８に示すように、挿入本体部２３４の軸線方向先端部、略馬蹄形状の軸直交方向断面の周方向中央部から、軸線方向先端に向かって立設された接触部２３５を有する。この接触部２３５は、先端側（図８中、下方）が自由端で、後端側（図８中、下方）で挿入本体部２３４に繋がる、略く字状に屈曲した形状をなしている。
この接触部２３５のうち、もっとも軸線の径方向外側に位置する屈曲部分が、酸素検出素子２０の内部電極層２３と導通する導通部２３５ｂをなし、導通部２３５ｂと挿入本体部２３４との間には、導通部２３５ｂに連設された連設部２３５ｃが設けられている。導通部２３５ｂも、連設部２３５ｃの寸法等を調整することで、内部電極層２３の強度を考慮して、内部電極層２３との導通を得るのに適切な、比較的小さな単位面積当たりの押圧力で圧接している。

本変形例２の酸素センサ２１０では、端子部材２３０は、端子部材２３０自身を酸素検出素子２０の内周面２２に保持するための端部圧接部２３４ｃ、２３４ｃ及び中央圧接部２３４ｄとは別に、端子部材２３０と内部電極層２３との電気的接続を取るための導通部２３５ｂを有している。
従って、保持のため及び導通のためのいずれにおいても、それぞれに適切な単位面積当たりの押圧力で圧接するようにできるから、端子部材２３０の保持及び導通の両面において信頼性の高い酸素センサ２１０とすることができる。
なお、本変形例２では、内部電極層２３と端部圧接部２３４ｃ、２３４ｃ及び中央圧接部２３４ｄとも接触導通しているので、さらに信頼性が高い。

（変形例３）
ついで、変形例３にかかる酸素センサ３１０を、図１及び図９を参照して説明する。本変形例２にかかる酸素センサ３１０は、実施例１の酸素センサ１０における端子部材３０を、端子部材３３０に代えた点でのみ相異するものである。そこで、以下では端子部材３３０についての相異部分を中心に説明し、同様な部分については説明を省略あるいは簡略化する。
端子部材３３０のうち、コネクタ部３３１、セパレータ挿入部３３２、セパレータ当接部３３２ｄ、ヒータ押圧部３３６、鍔部３３７は、実施例１のコネクタ部３１、セパレータ挿入部３２、セパレータ当接部３２ｄ、ヒータ押圧部３６、鍔部３７と同様である。但し、端子部材３３０は、図９に示すように、挿入部３３３の挿入本体部３３４の軸直交断面における周方向の先端部から、周方向に延びるように接触部３３５が連設されている。この接触部３３５は、そのうち周方向先端に位置して、酸素検出素子２０の内部電極層２３と接触して導通を取る導通部３３５ｂと、この導通部３３５ｂと挿入本体部３３４との間に連設されて、導通部３３５ｂが、適切な単位面積当たりの押圧力で内部電極層２３に圧接するように接触部３３５を付勢する連設部３３５ｃとを含む。

このように、本変形例３の酸素センサ３１０では、端子部材３３０は、端子部材３３０自身を酸素検出素子２０の内周面２２に保持するための端部圧接部３３４ｃ、３３４ｃ及び中央圧接部３３４ｄとは別に、端子部材３３０と内部電極層２３との電気的接続を取るための導通部３３５ｂを有している。
従って、保持のため及び導通のためのいずれにおいても適切に圧接するようにできるから、端子部材３３０の保持及び導通の両面において信頼性の高い酸素センサ３１０とすることができる。
なお、本変形例３では、内部電極層２３と端部圧接部３３４ｃ、３３４ｃ及び中央圧接部３３４ｄとも接触導通しているので、さらに信頼性が高い。

ついで、実施例２にかかる酸素センサ４１０を、図１、図１０を参照して説明する。本実施例２にかかる酸素センサ４１０は、実施例１の酸素センサ１０における端子部材３０を、端子部材４３０に代えた点でのみ相異するものである。そこで、以下では端子部材４３０についての相異部分を中心に説明し、同様な部分については説明を省略あるいは簡略化する。
端子部材４３０のうち、コネクタ部４３１、セパレータ挿入部４３２、セパレータ当接部４３２ｄ、ヒータ押圧部４３６、鍔部４３７は実施例１のコネクタ部３１、セパレータ挿入部３２、セパレータ当接部３２ｄ、ヒータ押圧部３６、鍔部３７と同様である。但し、実施例１では片持ち状の接触部３５を備えていたのに対し、本実施例２では、両持ち状の接触部４３５を有する点で異なる。即ち、本実施例２においては、図１０に示すように挿入本体部４３４のうち、軸線方向のほぼ中央に、接触部４３５を有している。接触部４３５は、挿入本体部４３４に軸線方向に平行な抜き穴Ｎ４０１、Ｎ４０２を設けると共に、外方に膨出させることによって形成されている。この接触部４３５は、先端側（図１０中、下方）及び後端側（図１０中、上方）で挿入本体部４３４に繋がり、円弧状に膨らむ板形状をしている。この接触部４３５はこのうち、中央部分が、酸素検出素子２０の内部電極層２３と導通する導通部４３５ｂをなし、これよりも先端側（図１０中、下方）には先端側連設部４３５ｃが、後端側（図１０中、上方）には後端側連設部４３５ｄが連設されている。内部電極層２３の強度を考慮して、先端側連設部４３５ｃ及び後端側連設部４３５ｄの寸法等を調整することで、導通部４３５ｂは、内部電極層２３との導通を取るのに適切な、比較的小さな単位面積当たりの押圧力で圧接している。

このように、本実施例２の酸素センサ４１０では、端子部材４３０は、端子部材４３０自身を酸素検出素子２０の内周面に保持するための端部圧接部４３４ｃ、４３４ｃ及び中央圧接部４３４ｄの他に、端子部材４３０と内部電極層２３との電気的接続を取るための導通部４３５ｂを有している。
従って、端子部材４３０の保持及び導通の両面において信頼性の高い酸素センサ４１０とすることができる。
なお、本実施例２では、内部電極層２３と端部圧接部４３４ｃ、４３４ｃ及び中央圧接部４３４ｄとも接触導通しているので、さらに信頼性が高い。

さらに、本実施例２の酸素センサ４１０では、端子部材４３０の接触部４３５には、導通部４３５ｂが連設された先端側連設部４３５ｃを有している。従って、酸素検出素子４２０内に端子部材４３０の挿入本体部４３４を挿入するに際し、先端側連設部４３５ｃが、先に挿入され、その後、これに導かれて導通部４３５ｂが挿入される。これにより、導通部４３５ｂを、スムーズに、正しい位置に挿入することができる。従って、導通部４３５ｂが正しい位置に配置され、しかも適切な単位面積当たりの押圧力で酸素検出素子２０の内周面２２を押圧してなる酸素センサとすることができる。

さらに、本実施例２の酸素センサ４１０では、端子部材４３０の接触部４３５において、後端側連設部４３５ｄをも有しているので、これを有しないタイプよりも、導通部４３５ｂの押圧力の調整幅が広くでき、調整が容易である。またさらに、この酸素センサ４１０では、導通部４３５ｂに連設する先端側連設部４３５ｃと後端側連設部４３５ｄの両方を有しているので、導通部が、例えば実施例１のように先端側連設部のみ、もしくは後端側連設部のみに連設されているタイプよりも共振しにくい。従って、振動による押圧力の変動が生じにくいので、振動下での導通の信頼性がより高いガスセンサとすることができる。

（変形例４）
ついで、変形例４にかかる酸素センサ５１０を、図１及び図１１を参照して説明する。本変形例４にかかる酸素センサ５１０は、実施例１の酸素センサ１０における端子部材３０を、端子部材５３０に代えた点でのみ相異するものである。そこで、以下では端子部材５３０についての相異部分を中心に説明し、同様な部分については説明を省略あるいは簡略化する。
端子部材５３０のうち、コネクタ部５３１、セパレータ挿入部５３２、セパレータ当接部５３２ｄ、ヒータ押圧部５３６、鍔部５３７は実施例１のコネクタ部３１，セパレータ挿入部３２、セパレータ当接部３２ｄ、ヒータ押圧部３６、鍔部３７と同様である。但し、本変形例４の端子部材５３０は、図１１に示すように、挿入本体部５３４に対して、上述の実施例２の接触部４３５と同様の、先端側連設部５３５ｃ及び後端側連設部５３５ｄを含む接触部５３５を８箇所備える。
従って、本変形例４の酸素センサ５１０では、実施例２の酸素センサ５１０よりも、さらに確実に導通部５３５ｂと内部電極層２３の導通を取ることができ、より信頼性が高い酸素センサ５１０、とすることができる。

以上において、本発明を実施例１、２、変形例１〜４に即して説明したが、本発明は上記実施例、変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、本実施例及び変形例では、酸素センサを例示したが、外部電極層２５又は／及び内部電極層２３の構成材料を調整することにより、ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣなどのガス濃度に対して出力が変化するようにした、ＮＯｘセンサやＣＯセンサ、ＨＣセンサなど他のガスセンサについても本発明は適用される。
また、変形例１及び変形例４では、接触部をそれぞれ片側で４箇所としたが、接触部を、さらに多くの６箇所としたり、あるいは３箇所としたりしてもよい。
また、本実施例及び変形例では、端子部材内にヒータ１２を有する例示をしたが、ヒータを持たないものにも適用することができる。

実施例１にかかる酸素センサの全体を示す縦断面図である。 実施例１にかかる酸素検出素子への端子部材及びヒータの組み付け状態を示す分解斜視図である。 実施例１にかかる端子部材の全体を示す説明図である。(ａ)は正面図、(ｂ)は側面図、（ｃ）は接触部の拡大図である。 図３（ｂ）のＡ−Ａ断面図をとり、上側（後端側）からみたときの説明図である。 実施例１にかかる端子部材を酸素検出素子に組み付けた状態の説明図である。(ａ)は軸直交断面図、(ｂ)は斜視透過図である。 実施例１にかかる端子部材の酸素検出素子への組み付けを説明するための説明図である。 変形例１にかかる端子部材の全体を示す説明図である。(ａ)は正面図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は接触部の拡大図である。 変形例２にかかる端子部材の全体を示す説明図である。(ａ)は正面図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は接触部の拡大図である。 変形例３にかかる端子部材の全体を示す説明図である。(ａ)は正面図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は接触部の拡大図である。 実施例２にかかる端子部材の全体を示す説明図である。(ａ)は正面図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は接触部の拡大図である。 変形例４にかかる端子部材の全体を示す説明図である。(ａ)は正面図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は接触部の拡大図である。

符号の説明

１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０ 酸素センサ（ガスセンサ）
ＡＸ （酸素センサの）軸線
１２ ヒータ
２０ 酸素検出素子（ガス検出素子）
２１ （酸素検出素子の）有底孔
２２ （酸素検出素子の）内周面
２２ｂ 圧接領域
２２ｃ 圧接部摺動領域
２３ 内部電極層（内周面の電極層）
２４ 外周面
２５ 外部電極層
３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０ 端子部材
３１、１３１、２３１、３３１、４３１、５３１ コネクタ部
３２、１３２、２３２、３３２、４３２、５３２ セパレータ挿入部
３２ｄ、１３２ｄ、２３２ｄ、３３２ｄ、４３２ｄ、５３２ｄ セパレータ当接部
３３、１３３、２３３、３３３、４３３、５３３ 挿入部
３４、１３４、２３４、３３４、４３４、５３４ （端子部材の）挿入本体部
３４ｃ、１３４ｃ、２３４ｃ、３３４ｃ、４３４ｃ、５３４ｃ 端部圧接部（圧接部）
３４ｄ、１３４ｄ、２３４ｄ、３３４ｄ、４３４ｄ、５３４ｄ 中央圧接部（圧接部）
３５、１３５１、１３５２、２３５、３３５、４３５、５３５ （端子部材の）接触部
３５ｂ、１３５１ｂ、１３５２ｂ、２３５ｂ、３３５ｂ、４３５ｂ、５３５ｂ 導通部
３５ｃ、１３５１ｃ、１３５２ｃ、４３５ｃ、５３５ｃ 先端側連設部
２３５ｃ、３３５ｃ 連設部
４３５ｄ、５３５ｄ 後端側連設部
Ｎ１、Ｎ１０１、Ｎ４０１、Ｎ４０２、Ｎ５０１、Ｎ５０２ 抜き穴
３６、１３６、２３６、３３６、４３６、５３６ ヒータ押圧部
３７、１３７、２３７、３３７、４３７、５３７ 鍔部

Claims (5)

1. 先端部が閉じ、後端側が開口し、軸線に沿う軸線方向に延びる中空筒状の形態を有し、その内周面の少なくとも一部に電極層を有するガス検出素子と、
   上記電極層と接触して電気的に導通する端子部材と、を含む
   ガスセンサであって、
   上記端子部材は、
   上記ガス検出素子の内周面に圧接して、上記端子部材自身を上記ガス検出素子に保持させる圧接部と、
   上記ガス検出素子の内周面の電極層に圧接し、上記電極層と電気的に導通する導通部と、を備え、
   上記導通部における単位面積当たりの押圧力を、上記圧接部における単位面積当たりの押圧力よりも小さくしてなり、
   前記端子部材の前記導通部は、
   前記ガス検出素子の内周面のうち、前記圧接部が圧接している圧接領域と、上記圧接部が摺動した圧接部摺動領域とを除く領域で、前記電極層に接触してこれと電気的に導通してなる
   ガスセンサ。
2. 請求項１に記載のガスセンサであって、
   前記端子部材の前記導通部は、
   前記ガス検出素子の内周面のうち、前記圧接領域と、その軸線方向後端側に位置する前記圧接部摺動領域とを除く領域で、前記電極層に接触してこれと電気的に導通してなる
   ガスセンサ。
3. 請求項１または請求項２に記載のガスセンサであって、
   前記圧接部も、前記電極層に接触してこれと電気的に導通してなる
   ガスセンサ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガスセンサであって、
   前記端子部材は、
   前記導通部の前記軸線方向先端側において、前記ガス検出素子の内周面に接触することなく上記導通部に連設された先端側連設部を備え、
   上記先端側連設部は、自身の弾性変形により、前記導通部を前記ガス検出素子の内周面に向かって押圧してなる
   ガスセンサ。
5. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガスセンサであって、
   前記端子部材は、
   前記導通部の前記軸線方向先端側において、前記ガス検出素子の内周面に接触することなく上記導通部に連設された先端側連設部と、
   前記導通部の前記軸線方向後端側において、前記ガス検出素子の内周面に接触することなく上記導通部に連設された後端側連設部と、を備え、
   上記先端側連設部と後端側連設部とは、自身の弾性変形により、前記導通部を前記ガス検出素子の内周面に向かって押圧してなる
   ガスセンサ。

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