JP5836350B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、空燃比センサ等に使用される、ホルダ、スリーブ、セパレータなどのセラミック部材を備えるガスセンサに関する。

従来より、例えば空燃比センサにおいては、その内部に、板状のガス検出素子（以下検出素子と記す）が挿通し、その先端側に係合するホルダや、検出素子が挿通し、その中央部に係合するスリーブや、検出素子の後端側を収納し且つ金属製の接続端子を挿通するセパレータなどのセラミック部材が使用されている（特許文献１、２参照）。

上述したホルダ、スリーブ、セパレータのうち、ホルダ、スリーブのセラミック部材においては、図１２に示すように、例えば検出素子Ｐ１が通される素子挿通孔Ｐ２があけられている。なお、図１２は、スリーブを検出素子Ｐ１の軸線方向に沿って見た図である。

この素子挿通孔Ｐ２は、４辺にて囲まれた略矩形状を有しているが、その素子挿通孔Ｐ２の角部Ｐ３は、直角（９０度の角）ではなく、Ｒ面となるように滑らかに湾曲していた。これは、角部Ｐ３を直角にすることで、角部Ｐ３の頂点に応力がかかりやすく、セラミック部材にクラックが形成される虞があるためである。

特開２００６−３０８３２８号公報 特開２００７−３２１６号公報

ところが、素子挿通孔Ｐ２の角部Ｐ３にＲ面加工が施されていると、図１２に示すように、素子挿通孔Ｐ２に通される板状の検出素子Ｐ１の寸法（具体的には、検出素子の厚み寸法ｔ１や幅寸法ｔ２）よりも、素子挿通孔Ｐ２の寸法（縦寸法Ｔ１や横寸法Ｔ２）をより大きくする必要があった。

これは、板状の検出素子Ｐ１を素子挿通孔Ｐ２に挿入する際、板状の検出素子Ｐ１の角部Ｐ４の頂点よりも素子挿通孔Ｐ２の角部Ｐ３の曲面が径方向外側に位置する必要があるためである。

その結果、検出素子Ｐ１の側面と素子挿通孔Ｐ２の内周面との間のクリアランスが相対的に広くなるため、どうしても、検出素子Ｐ１が素子挿通孔Ｐ２内でガタつき易く、位置決め精度が低いという問題があった。

なお、図示しないが、セパレータにおいて、接続端子を端子挿通孔に挿通して配置する場合にも、上述と同様に、端子挿通孔の角部にＲ面が形成されるため、接続端子がガタつき易く、位置決め精度が低いという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、セラミック部材の角部に生じるクラックを防止しつつ、セラミック部材の素子挿通孔や端子挿通孔に検出素子や接続端子を挿通して配置する際に、クリアランスを適切化して、検出素子や接続端子のガタつきを低減できるガスセンサを提供することである。

（１）本発明は、第１態様として、軸線方向に延びる板状の検出素子と、該検出素子を挿入するための素子挿通孔を備えたセラミック部材と、を備えるガスセンサにおいて、該セラミック部材を前記軸線方向に沿って見たとき、前記素子挿通孔は、４辺にて囲まれた略矩形状の主挿通孔と、該主挿通孔の４辺のうち、隣り合う２辺の端を繋ぐ外形線にて囲まれると共に、該主挿通孔の径方向外側に、該主挿通孔と連通して設けられた逃がし孔と、を備え、前記逃がし孔の前記外形線に繋がる前記主挿通孔の２辺が、いずれも２つの辺の延長線が交差する交点まで達しておらず、更に、前記逃がし孔の面積は、前記主挿通孔の２辺の延長線と前記主挿通孔の２辺の端を結ぶ直線とで囲まれる三角形の面積より大きいことを特徴とする。

本第１態様のガスセンサでは、セラミック部材の素子挿通孔に、主挿通孔の４辺のうち、隣り合う２辺の端を繋ぐ外形線にて囲まれると共に、該主挿通孔の径方向外側に、該主挿通孔と連通して設けられた逃がし孔を設けている。この逃がし孔により、主挿通孔にＲ面の角部が形成されないため、主挿通孔に挿通される検出素子の寸法（幅寸法や厚み寸法）と、主挿通孔の寸法（縦寸法や横寸法）を略同等とすることができる。その結果、検出素子の側面と素子挿通孔の内周面との間のクリアランスを狭くすることができ、検出素子が素子挿通孔内でガタつくことを低減できる。

その上、第１態様のガスセンサでは、逃がし孔の外形線に繋がる主挿通孔の２辺は、その延長線が交差する交点に達しておらず、さらに、逃がし孔の面積は、２辺の延長線と主挿通孔の２辺の端を結ぶ直線とで囲まれる三角形の面積よりも大きい。

（１）本発明は、第１態様として、軸線方向に延びる板状の検出素子と、該検出素子を挿入するための素子挿通孔を備えたセラミック部材と、を備えるガスセンサにおいて、前記素子挿通孔は、前記セラミック部材を前記軸線方向に貫通する孔であって、該素子挿通孔を貫いて前記検出素子が配置されており、前記セラミック部材を前記軸線方向に沿って見たとき、前記素子挿通孔は、４辺にて囲まれた略矩形状の主挿通孔と、該主挿通孔の４辺のうち、隣り合う２辺の端を繋ぐ外形線にて囲まれると共に、該主挿通孔の径方向外側に、該主挿通孔と連通して設けられた逃がし孔と、を備え、前記逃がし孔の前記外形線に繋がる前記主挿通孔の２辺が、いずれも２つの辺の延長線が交差する交点まで達しておらず、更に、前記逃がし孔の面積は、前記主挿通孔の２辺の延長線と前記主挿通孔の２辺の端を結ぶ直線とで囲まれる三角形の面積より大きいことを特徴とする。

また、逃がし孔の外形線に繋がる主挿通孔の２辺の端がより近づくことになるため、この２辺の長さをより長く設定することができる。よって、主挿通孔の内周面のうち、２辺を含む２つの内面が、２つの内面に対向する検出素子の２つの側面に対して対向する領域が増加するため、検出素子が、素子挿通孔内でガタつくことをより低減できる。

なお、逃がし孔の面積とは、素子挿通孔の面積から主挿通孔の面積を取り除いた面積であり、具体的には、主挿通孔の２辺の延長線と逃がし孔の外径線とで囲まれる面積のことである。

なお、前記略矩形状としては、矩形状（長方形）が挙げられるが、逃がし孔が形成されていない角部がある場合は、その角部に隅の面取りや隅の丸みが設けられていてもよい。つまり、略矩形状には、一部の角部に隅の面取りや隅の丸みを有するものが含まれていてもよい（以下同様）。

（２）本発明は、第２態様として、軸線方向に延びる板状の検出素子と、該検出素子の後端側の周囲を覆うと共に、前記検出素子を挿入するための略矩形状の素子挿通孔と、該素子挿通孔の径方向外側に、当該素子挿通孔と連通すると共に、前記検出素子と電気的に導通する接続端子を挿入するための端子挿通孔と、を有するセラミック部材と、を備えるガスセンサにおいて、該セラミック部材を前記軸線方向に沿って見たとき、前記端子挿通孔は、複数の辺にて囲まれた略多角形状の主挿通孔と、該主挿通孔の複数の辺のうち、隣り合う２辺の端を繋ぐ外形線にて囲まれると共に、該主挿通孔の径方向外側に、該主挿通孔と連通して設けられた逃がし孔と、を備え、前記逃がし孔の前記外形線に繋がる前記主挿通孔の２辺が、いずれも２つの辺の延長線が交差する交点まで達しておらず、更に、前記逃がし孔の面積は、前記主挿通孔の２辺の延長線と前記主挿通孔の２辺の端を結ぶ直線とで囲まれる三角形の面積より大きいことを特徴とする。

本第２態様のガスセンサでは、セラミック部材の端子挿通孔に、主挿通孔の複数の辺のうち、隣り合う２辺の端を繋ぐ外形線にて囲まれると共に、該主挿通孔の径方向外側に、該主挿通孔と連通して設けられた逃がし孔を設けている。この逃がし孔により、主挿通孔にＲ面の角部が形成されないため、主挿通孔に挿通される接続端子の寸法（幅寸法や厚み寸法）と、主挿通孔の寸法（縦寸法や横寸法）を略同等にすることができる。その結果、接続端子の側面と端子挿通孔の内周面との間のクリアランスを狭くすることができ、接続端子が端子挿通孔内でのガタつくことを低減できる。

その上、第２態様のガスセンサでは、逃がし孔の外形線に繋がる主挿通孔の２辺は、その延長線が交差する交点に達しておらず、さらに、逃がし孔の面積は、２辺の延長線と主挿通孔の２辺の端を結ぶ直線とで囲まれる三角形の面積よりも大きい。

これにより、逃がし孔が主挿通孔の径方向外側により突出することとなる。その結果、逃がし孔の外形線と上述の延長線の交点との最短距離がより長くなるため、主挿通孔に接続端子が挿入された際に、接続端子の角部が逃がし孔の外形線に接触することを確実に防ぐことができる。

また、逃がし孔の外形線に繋がる主挿通孔の２辺の端がより近づくことになるため、この２辺の長さをより長く設定することができる。よって、主挿通孔の内周面のうち、２辺を含む２つの内面が、２つの内面に対向する接続端子の２つの側面に対して対向する領域が増加するため、接続端子が、端子挿通孔内でガタつくことをより低減できる。

なお、逃がし孔の面積とは、素子挿通孔の面積から主挿通孔の面積を取り除いた面積であり、具体的には、主挿通孔の２辺の延長線と逃がし孔の外径線とで囲まれる面積のことである。

なお、前記略多角形状には、多角形状が挙げられるが、逃がし孔が形成されていない角部がある場合は、その角部に隅の面取りや隅の丸みが設けられていてもよい。つまり、略多角形状には、一部の角部に隅の面取りや隅の丸みを有するものが含まれていてもよい。

（３）本発明は、第３態様として、前記逃がし孔の前記外形線は、滑らかに形成されていることを特徴とする。
本第３態様では、逃がし孔は滑らかに形成されているので、セラミック部材にクラックが生じにくく、セラミック部材の強度を維持できるという利点がある。

実施例における空燃比センサの全体構成を示す断面図である。 空燃比センサに用いられる検出素子の概略構造を表す斜視図である。 （ａ）はセラミックスリーブの後端側を示す平面図、（ｂ）はセラミックスリーブの正面図、（ｃ）はセラミックスリーブの先端側を示す底面図である。 セラミックスリーブの素子挿通孔を拡大し、セラミック部分をハッチングで示す平面図である。 セラミックスリーブの第１逃がし孔を更に拡大し、セラミック部分をハッチングで示す平面図である。 （ａ）はセラミックホルダの後端側を示す平面図、（ｂ）はセラミックホルダの正面図、（ｃ）はセラミックホルダの先端側を示す底面図である。 セラミックセパレータを、その後端面が見えるように示す斜視図である。 接続端子が配置されない状態のセラミックセパレータの後端側を示す平面図である。 接続端子が配置された状態のセラミックセパレータの後端側を示す平面図である。 （ａ）は第１接続端子を示す正面図、（ｂ）は第１接続端子を示す側面図、（ｃ）は第２接続端子を示す正面図、（ｄ）は第２接続端子を示す側面図である。 変形例１〜６における逃がし孔の（軸線方向に垂直の断面の）断面形状を示す説明図である。 従来技術を示す説明図である。

以下では、本発明を実施するための形態（実施例）のセラミック部材について説明する。
なお、以下に示す実施例では、ガスセンサの一種であって、自動車や各種内燃機関における空燃比フィードバック制御に使用するために、測定対象となる排ガス中の特定ガスを検出する検出素子（ガスセンサ素子）が組み付けられるとともに、内燃機関の排気管に装着される全領域空燃比センサ（以下、空燃比センサともいう）を例に挙げて説明する。

ａ）まず、空燃比センサ全体の構成について説明する。
図１に示す様に、空燃比センサ１は、主として、排気管（図示せず）に固定される筒状の主体金具３と、主体金具３に貫挿されるとともに軸線方向（空燃比センサ１の長手方向：図中上下方向）に延びる板状の検出素子５と、主体金具３の先端側（図中下方）に配置されて検出素子５の先端側を覆うプロテクタ９と、主体金具３の後端側（図中上方）に取り付けられるとともに検出素子５の外周を覆う外筒１１と、外筒１１の内部に配置されて検出素子５の後端側を収容するセパレータ（セラミックセパレータ）１３と、外筒１１の後端側を閉塞する閉塞部材１５と、を主に備えている。

以下、各構成について説明する。
前記検出素子５は、測定対象となるガスに向けられる先端側に、保護層に覆われた検出部１９が形成され、後端側の外表面のうち表裏の位置関係となる第１板面２１及び第２板面２３に、電極端子部（第１〜第５電極端子部）３１、３２、３３、３４、３５が形成されている。

この検出素子５は、先端側の検出部１９が排気管に固定される主体金具３の先端より突出すると共に、後端側の電極端子部３１〜３５が主体金具３の後端より突出した状態で、主体金具３の内部に固定される。

また、電極端子部３１〜３５には、それぞれ金属端子である接続端子（第１〜第５接続端子）４１、４２、４３、４４、４５が接続されている。つまり、接続端子４１〜４５は、セラミックセパレータ１３の内部にて、検出素子５とセラミックセパレータ１３との間に配置されることで、検出素子５の電極端子部３１〜３５にそれぞれ電気的に接続される。なお、接続端子４１〜４５は、弾性を保持する例えばステンレス鋼からなる耐熱性金属からなる。

この接続端子４１〜４５は、外部からセンサの内部に配設される（５本の）各リード線３７（詳しくはリード線３７中の金属芯線３７ａ）に電気的に接続されており、リード線３７が接続される外部機器と電極端子部３１〜３５との間に流れる電流の電流経路を形成する（同図では３本のリード線３７のみを示している）。

上述した検出素子５は、図２に示す様に、軸線方向（図２における左右方向）に延びる板状の素子部５１と、同じく軸線方向に延びる板状のヒータ５３とが積層された直方体形状であり、その軸線方向に垂直の断面は矩形状（本実施例では、厚み１．２ｍｍ×幅４．２ｍｍ）である。

なお、空燃比センサ１に用いられる検出素子５は従来公知のものであるため、その内部構造等の詳細な説明は省略するが、その概略構成は以下のようである。
まず、素子部５１は、固体電解質基板の両側に多孔質電極を形成した酸素濃淡電池素子と、同じく固体電解質基板の両側に多孔質電極を形成した酸素ポンプ素子と、これらの両素子の間に積層され、中空の測定ガス室を形成するためのスペーサとから構成される。

この固体電解質基板は、イットリアを安定化剤として固溶させたジルコニアから形成され、多孔質電極は、Ｐｔを主体に形成される。また、測定ガス室を形成するスペーサは、アルミナを主体に構成されており、中空の測定ガス室の内側には、酸素濃淡電池素子の一方の多孔質電極と、酸素ポンプ素子の一方の多孔質電極が露出するように配置されている。なお、測定ガス室は、素子部５１の先端側に位置するように形成されており、この測定ガス室が形成される部分が検出部１９に相当する。

一方、ヒータ５３は、アルミナを主体とする絶縁基板の間に、Ｐｔを主体とする発熱抵抗体パターンが挟み込まれて形成されている。
そして、素子部５１とヒータ５３とは、セラミック層（例えば、ジルコニア系セラミックやアルミナ系セラミック）を介して互いに接合される。なお、検出素子５のうち検出部１９が形成される先端側の表面には、被毒防止用の保護層（図示省略）が形成される。

このような検出素子５では、第１板面２１の後端側（図２における右側）に３個の電極端子部３１、３２、３３が形成され、第２板面２３の後端側に２個の電極端子部３４、３５が形成されている。

このうち、電極端子部３１、３２、３３は、素子部５１に形成されるものであり、１つの電極端子部は、測定ガス室の内側に露出する酸素濃淡電池素子の一方の多孔質電極と酸素ポンプ素子の一方の多孔質電極と共用する形で電気的に接続される。また、電極端子部３１、３２、３３のうち残りの２つの電極端子部は、酸素濃淡電池素子の他方の多孔質電極と酸素ポンプ素子の他方の多孔質電極と各々電気的に接続されている。

一方、電極端子部３４、３５は、ヒータ５３に形成されるものであり、ヒータ５３の厚さ方向に横切るビア（図示せず）を介して発熱抵抗体パターンの両端に各々接続されている。

前記図１に戻り、前記主体金具３は、その外表面に自身を排気管に固定するためのネジ部５５を備えるとともに、その軸中心に貫通孔５７を有する例えばステンレス製の筒状の部材である。なお、貫通孔５７には、径方向内側に突出する棚部５９が形成されている。

さらに、主体金具３の貫通孔５７の内部には、検出素子５の径方向周囲を取り囲む状態で配置された環状の例えばアルミナからなるホルダ（セラミックホルダ）６１と、同様な環状の粉末充填層（滑石リング）６３、６５と、同様な環状の例えばアルミナからなるスリーブ（セラミックスリーブ）６７とが、この順に先端側から後端側にかけて積層されている。

また、セラミックスリーブ６７と主体金具３の後端部との間には、加締パッキン６９が配置されており、セラミックホルダ６１と主体金具３の棚部５９との間には、滑石リング６３やセラミックホルダ６１を保持するための筒状の金属ホルダ７１が配置されている。
なお、主体金具３の後端部は、加締パッキン６９を介してセラミックスリーブ６７を先端側に押し付けるように、加締められている。

前記プロテクタ９は、主体金具３の先端側の外周に、検出素子５の突出部分を覆うように溶接等によって取り付けられた例えばステンレスからなる筒状の部材である。このプロテクタ９は、外部プロテクタ９ａおよび内部プロテクタ９ｂからなる二重構造を有しており、その側壁等には、ガスの通過が可能な複数の孔部９ｃが形成されている。

前記セラミックセパレータ１３は、例えばアルミナからなる筒状の部材であり、外筒１１の後端側の内部に配置された筒状の保持金具７３によって、外筒１１の後端側の内部に保持されている。つまり、セラミックセパレータ１３には、その外表面に突出して環状の鍔部７４が設けられており、この鍔部７４が保持金具７３に支えられることにより、セラミックセパレータ１３が外筒１１に保持されている。

このセラミックセパレータ１３の内部には、軸線方向に貫通孔７５が形成されており、貫通孔７５には、後述するように、検出素子５の後端部（従って、電極端子部３１〜３５）が収容されるとともに、電極端子部３１〜３５に電気的に接続される接続端子４１〜４５が収容されている。

前記閉塞部材１５は、例えばフッ素樹脂からなるグロメットであり、外筒１１の後端側に配置され、外側から加締められて、（セラミックセパレータ１３の後端側に接触した状態で）外筒１１に固定されている。

なお、前記リード線３７は、接続端子４１〜４５の後端側に（加締めによって）接続されるとともに、閉塞部材１５を貫いて形成された貫通孔７７に貫挿されて、外部に伸びている。

ｂ）次に、本実施例の要部であるセラミックスリーブ６７について説明する。
図３に示す様に、セラミックスリーブ６７は、検出素子５の径方向周囲を取り囲むように配置される円筒状の部材であり、その軸線方向における中央部分の外周には、外部に環状に張り出す突出部７９が形成されている。

また、本実施例では、セラミックスリーブ６７の軸中心には、軸線方向に貫通する（検出素子５が貫挿される）略角孔である素子挿通孔８１が形成されている。
この素子挿通孔８１は、軸線方向に沿って見た場合に（図３（ａ）参照）、４辺にて囲まれた矩形状（実施例では、例えば縦１．８ｍｍ×横４．８ｍｍ）の主挿通孔８３と、主挿通孔８３の４辺のうち隣り合う２辺の端を繋ぐ外形線で囲まれた逃がし孔（第１〜第４逃がし孔）８５、８６、８７、８８とから構成されている。

なお、素子挿通孔８１は、同じ断面形状にて、一方の側（表側：図３（ａ）参照）から他方の側（裏側：図３（ｃ）参照）を貫くように形成されている。また、本実施例では、逃がし孔は４辺の隣り合う２辺のそれぞれに設けられている（つまり、合計４箇所）。

詳しくは、図４に拡大して示す様に、主挿通孔８３は、検出素子５が挿通可能なように、また、挿通後にがたつくことがないように、検出素子５の矩形の断面形状より僅かに大きく設定されている。例えば、検出素子５の外周面と主挿通孔８３の内周面との間に、全周にわたり僅かな（本実施例では、０．３ｍｍ）間隙ΔＨがあるように（矩形状に）設定されている。

また、第１逃がし孔８５は、主挿通孔８３の第１長辺９１（図４における上側の長辺）と、第１短辺９３（図４における左側の短辺）との端を繋ぐ外形線１００にて囲まれると共に、主挿通孔８３の径方向外側に設けられている。

また、第２逃がし孔８６は、主挿通孔８３の第１長辺９１と、第２短辺９５（図４における右側の短辺）との端を繋ぐ外形線９９にて囲まれると共に、主挿通孔８３の径方向外側に設けられている。

また、第３逃がし孔８７は、主挿通孔８３の第２長辺９７（図４における下側の長辺）と、第１短辺９３との端を繋ぐ外形線９８にて囲まれると共に、主挿通孔８３の径方向外側に設けられている。

また、第４逃がし孔８８は、主挿通孔８３の第２長辺９７と、第２短辺９５との端を繋ぐ外形線９６にて囲まれると共に、主挿通孔８３の径方向外側に設けられている。
さらに、図５に更に拡大して示すように、第１逃がし孔８５は、第１長辺９１の延長線（即ち主挿通孔８３の外形線の一部）９２と第１短辺９３の延長線（即ち主挿通孔８３の外形線の一部）９４とが交差する交点Ｋ１の近傍において、両延長線９２を挟んで主挿通孔８３の径方向の外側に突出するように形成されている。

この第１逃がし孔８５の形状（外形線）１００は、第１長辺９１の延長線９２と第１短辺９３の延長線９４との交点Ｋ１を中心とした例えば半径０．３ｍｍの円弧として構成されている。

つまり、第１逃がし孔８５の外形線１００は、交点Ｋ１を中心とした円が第１長辺９１と交差する交点Ｋ２から第１短辺９３と交差する交点Ｋ３までの範囲とされている。従って、第１逃がし孔８５の（軸線方向から見た）平面形状は３／４円であり、第１逃がし孔８５の面積Ｓ１は、半径０．３ｍｍの円から主挿通孔８３の範囲を除いた部分、即ち３／４円の面積となっている。

さらに、本実施例では、第１逃がし孔８５の面積Ｓ１は、交点Ｋ１と交点Ｋ２と交点Ｋ３とで形成される三角形（同図灰色部分）の面積Ｓ２より大きくなるように設定されている。

なお、本発明では、第１逃がし孔８５の面積Ｓ１と三角形の面積Ｓ２との大小関係（Ｓ１＞Ｓ２）と、第１逃がし孔８５の外形線１００が第１長辺９１と第１短辺９３との両辺で交差する関係とが満たされていれば、円の中心はどこにあってもよく、更には、この両条件が満たされていれば、円で無くてもよい（即ち形状に限定はない）。

なお、他の３箇所の第２〜第４逃がし孔８６〜８８についても、前記図４に示す様に、第１逃がし孔８５と同様に、平面形状が３／４円でその外形線が円弧形状（但し対称な形状）であるので、詳しい説明は簡略化する。

即ち、第２逃がし孔８６は、第１逃がし孔８５に対して、図４の左右方向において左右対称の形状であり、第３逃がし孔８７は、第１逃がし孔８５に対して、図４の上下方向において左右対称の形状であり、第４逃がし孔８８は、第２逃がし孔８６に対して、図４の上下方向において左右対称の形状である。

ｃ）次に、本実施例の要部であるセラミックホルダ６１について説明する。
図６に示す様に、セラミックホルダ６１にも（検出素子５が挿通される）素子挿通孔１０１が設けられている。この素子挿通孔１０１は、前記セラミックスリーブ６７と同様な構成（形状）であるので、簡単に説明する。

同図に示す様に、セラミックホルダ６１は、検出素子５の径方向周囲を取り囲むように配置される円筒状の部材であり、その軸線方向には、前記セラミックスリーブ６７と同様に、軸線方向に貫通する略矩形状の素子挿通孔１０１が形成されている。なお、セラミックホルダ６１は、セラミックスリーブ６７に比べて軸線方向の長さが短く、略板状（円盤形状）である。

この素子挿通孔１０１は、軸線方向に沿って見た場合に（図６（ａ）参照）、前記セラミックスリーブ６７と同様な矩形状（長方形）の主挿通孔１０３と、主挿通孔１０３の４辺のうち隣り合う２辺の端を繋ぐ外形線にて囲まれており、セラミックスリーブ６７と同様な形状（３／４円で外形線が円弧形状）の逃がし孔（第１〜第４逃がし孔）１０５、１０６、１０７、１０８とから構成されている。

ｄ）次に、本実施例の要部であるセラミックセパレータ１３について説明する。
図７及び図８に示す様に、セラミックセパレータ１３には、軸線方向に沿って、５個の接続端子４１〜４５が挿通される５個の端子挿通孔（第１〜第５端子挿通孔）１１１、１１２、１１３、１１４、１１５が形成されるとともに、検出素子５の後端側が挿通される素子挿通孔１１０が形成されており、第１〜第５端子挿通孔１１１〜１１５と素子挿通孔１１０とがセラミックセパレータ１３を軸線方向に貫く一体の貫通孔７５を構成している。

つまり、図８に示す様に、セラミックセパレータ１３には、軸線方向（同図の紙面と垂直方向）に沿って見た場合に、第１接続端子４１が挿通される略五角形の第１端子挿通孔１１１と、第２接続端子４２が挿通される略長方形の第２端子挿通孔１１２と、第３接続端子４３が挿通される略五角形の第３端子挿通孔１１３と、第４接続端子４４が挿通される略五角形の第４端子挿通孔１１４と、第５接続端子４５が挿通される略五角形の第５端子挿通孔１１５とが設けられている。そして、それらの第１〜第５端子挿通孔１１１〜１１５は、中心側が素子挿通孔１１０と連通している。

さらに、本実施例では、第１端子挿通孔１１１は、略五角形の第１主挿通孔１１６を備えており、また、第１主挿通孔１１６の上辺１１１ａと右辺１１１ｂとの端を繋ぐ外形線にて囲まれると共に、第１主挿通孔１１６の径方向外側にセラミックスリーブ６７の第２逃がし孔８６と同様な形状の（３／４円で外形線が円弧形状の）第１逃がし孔１１１ｃを備えている。

第２端子挿通孔１１２は、略長方形の第２主挿通孔１１７を備えており、また、第２主挿通孔１１７の上辺１１２ａと左辺１１２ｂとの端を繋ぐ外形線にて囲まれると共に、第２主挿通孔１１７の径方向外側にセラミックスリーブ６７の第１逃がし孔８５と同様な形状の（３／４円で外形線が円弧形状の）第２逃がし孔１１２ｃを備え、さらに、上辺１１２ａと右辺１１２ｄとの端を繋ぐ外形線にて囲まれると共に、第２主挿通孔１１７の径方向外側にセラミックスリーブ６７の第２逃がし孔８６と同様な形状の（３／４円で外形線が円弧形状の）第３逃がし孔１１２ｅを備えている。

第３端子挿通孔１１３は、略五角形の第３主挿通孔１１８を備えており、また、第３主挿通孔１１８の上辺１１３ａと左辺１１３ｂとの端を繋ぐ外形線にて囲まれると共に、第３主挿通孔１１８の径方向外側に前記セラミックスリーブ６７の第１逃がし孔８５と同様な形状の（３／４円で外形線が円弧形状の）第４逃がし孔１１３ｃを備えている。

第４端子挿通孔１１４は、略五角形の第４主挿通孔１１９を備えており、また、第４主挿通孔１１９の下辺１１４ａと右辺１１４ｂとの端を繋ぐ外形線にて囲まれると共に、第４主挿通孔１１９の径方向外側にセラミックスリーブ６７の第４逃がし孔８８と同様な形状の（３／４円で外形線が円弧形状の）第５逃がし孔１１４ｃを備えている。

第５端子挿通孔１１５は、略五角形の第５主挿通孔１２０を備えており、また、第５主挿通孔１２０の下辺１１５ａと左辺１１５ｂとの端を繋ぐ外形線にて囲まれると共に、第５主挿通孔１２０の径方向外側にセラミックスリーブ６７の第３逃がし孔８７と同様な形状の（３／４円で外形線が円弧形状の）第６逃がし孔１１５ｃを備えている。

次に、各端子挿通孔１１１〜１１５に挿通される各接続端子４１〜４５の形状について説明する。つまり、各端子挿通孔１１１〜１１５は、各接続端子４１〜４５の外形に合わせた形状とされているので、ここでは、各接続端子４１〜４５の形状などについて説明する。

図９に示す様に、第１端子挿通孔１１１には、セラミックセパレータ１３の軸線方向（図９の紙面と垂直の方向）に伸びる長尺の第１接続端子４１が配置されている。また、第２端子挿通孔１１２には、セラミックセパレータ１３の軸線方向に伸びる長尺の第２接続端子４２が配置されている。また、第３端子挿通孔１１３には、セラミックセパレータ１３の軸線方向に伸びる長尺の第３接続端子４３が配置されている。また、第４端子挿通孔１１４には、セラミックセパレータ１３の軸線方向に伸びる長尺の第４接続端子４４が配置されている。さらに、第５端子挿通孔１１５には、セラミックセパレータ１３の軸線方向に伸びる長尺の第５接続端子４５が配置されている。

この第１接続端子４１は、図１０（ａ）、（ｂ）に示す様に、長尺の中心部４１ａと、中心部４１ａの後端側（図１０上方）に設けられ、リード線３７の金属芯線３７ａを把持するリード線把持部４１ｂと、中心部４１ａの先端側から後端側に向かって弓なりに湾曲する湾曲部４１ｃと、中心部４１ａの一方の側端部（図１０（ａ）の右側）に沿って設けられ、中心部４１ａと垂直に湾曲部４１ｃの湾曲方向（図１０（ｂ）の左側）に曲げられた側辺部４１ｄと、中心部４１ａの先端部にて、側辺部４１ｄと逆方向に曲げられ、更に、その先端にて外側（図１０（ａ）右側）に垂直に曲げられた先端側舌部４１ｅとを備えている。

また、第２接続端子４２は、図１０（ｃ）、（ｄ）に示す様に、長尺の中心部４２ａと、中心部４２ａの後端側（図１０上方）に設けられ、リード線３７の金属芯線３７ａを把持するリード線把持部４２ｂと、中心部４２ａの先端側から後端側に向かって弓なりに湾曲する湾曲部４２ｃと、中心部４２ａの先端部の両側にて、湾曲部４２ｃの湾曲側とは逆方向（図１０（ｄ）の右側）に曲げられ、更に、その先端にて外側（図１０（ｃ）左側と右側）に垂直に曲げられた左右の先端側舌部４２ｅ（４２ｅ1、４２ｅ2）とを備えている。

第３接続端子４３は、第１接続端子４１の側辺部４１ｄや先端側舌部４１ｅ等が、（図９の左右方向において）第１接続端子４１と左右対称に設けられているものであり、基本的にほぼ同様な形状であるので、その説明は省略する。

第４接続端子４４は、幅がやや広い点を除いて、第２接続端子４２と基本的にほぼ同様な形状であるので、その説明は省力略する。
同様に、第５接続端子４５は、幅がやや広い点を除いて、第１接続端子４１と基本的にほぼ同様な形状であるので、その説明は省力略する。

そして、本実施例では、上述した各接続端子４１〜４５は、図９に示す様に、セラミックセパレータ１３の軸線方向に沿って見た場合に、各接続端子４１〜４５の角部は、各端子挿通孔１１１〜１１５に当たらないように構成されている。

具体的には、図９に示す様に、第１接続端子４１の上端４１ｆと右端４１ｇとのなす角部が、第１逃がし孔１１１ｃによって、第１端子挿通孔１１１と非接触となっている。
また、第２接続端子４２の上端４２ｆと左端４２ｇとのなす角部が、第２逃がし孔１１２ｃによって、第２端子挿通孔１１２と非接触となっているとともに、上端４２ｆと右端４２ｈとのなす角部が、第３逃がし孔１１２ｅによって、第２端子挿通孔１１２と非接触となっている。

また、第３接続端子４３の上端４３ｆと左端４３ｇとのなす角部が、第４逃がし孔１１３ｃによって、第３端子挿通孔１１３と非接触となっている。
また、第４接続端子４４の下端４４ｆと右端４４ｇとのなす角部が、第５逃がし孔１１４ｃによって、第４端子挿通孔１１４と非接触となっている。

さらに、第５接続端子４５の下端４５ｆと左端４５ｇとのなす角部が、第６逃がし孔１１５ｃによって、第５端子挿通孔１１５と非接触となっている。
ｅ）次に本実施例の効果について説明する。

本実施例では、セラミックスリーブ６７の素子挿通孔８１には、断面が矩形状の主挿通孔８３の４隅に、３／４円で外形線が円弧形状の第１〜第４逃がし孔８５〜８８が設けられ、セラミックホルダ６１の素子挿通孔１０１には、断面が矩形状の主挿通孔１０３の４隅に、同様な３／４円で外形線が円弧形状の第１〜第４逃がし孔１０５〜１０８が設けられている。

よって、主挿通孔８３、１０３にＲ面の角部が形成されないため、主挿通孔８３、１０３に挿通される検出素子５の寸法と、主挿通孔８３、１０３の寸法を略同等とすることができる。その結果、検出素子５の側面と素子挿通孔８１、１０１の内周面との間のクリアランスを狭くすることができ、検出素子５が素子挿通孔８１、１０１内でガタつくことを低減できる。

その上、第１〜第４逃がし孔８５〜８８、１０５〜１０８の外形線に繋がる主挿通孔８３、１０３の２辺は、その延長線が交差する交点に達しておらず、さらに、第１〜第４逃がし孔８５〜８８、１０５〜１０８の面積は、２辺の延長線と主挿通孔８３、１０３の２辺の端を結ぶ直線とで囲まれる三角形の面積よりも大きい。

これにより、第１〜第４逃がし孔８５〜８８、１０５〜１０８が主挿通孔８３、１０３の径方向外側により突出することとなる。その結果、第１〜第４逃がし孔８５〜８８、１０５〜１０８の外形線と上述の延長線の交点との最短距離がより長くなるため、主挿通孔８３、１０３に検出素子５が挿入された際に、検出素子５の角部が第１〜第４逃がし孔８５〜８８、１０５〜１０８の外形線に接触することを確実に防ぐことができる。

また、第１〜第４逃がし孔８５〜８８、１０５〜１０８の外形線に繋がる主挿通孔８３、１０３の２辺の端がより近づくことになるため、この２辺の長さをより長く設定することができる。よって、主挿通孔８３、１０３の内周面のうち、２辺を含む２つの内面が、２つの内面に対向する検出素子５の２つの側面に対して対向する領域が増加するため、検出素子５が、素子挿通孔８１、１０１内でガタつくことをより低減できる。

また、本実施例では、セラミックセパレータ１３の第１〜第５端子挿通孔１１１〜１１５には、第１〜第５主挿通孔１１６〜１２０のそれぞれの角部（隅）に、３／４円で外形線が円弧形状の第１〜第６逃がし孔１１１ｃ、１１２ｃ、１１２ｅ、１１３ｃ、１１４ｃ、１１５ｃが形成されている。

よって、第１〜第５主挿通孔１１６〜１２０にＲ面の角部が形成されないため、第１〜第５主挿通孔１１６〜１２０に挿通される第１〜第５接続端子４１〜４５の寸法と、第１〜第５主挿通孔１１６〜１２０の寸法を略同等にすることができる。その結果、第１〜第５接続端子４１〜４５の側面と第１〜第５主挿通孔１６０〜１２０の内周面との間のクリアランスを狭くすることができ、第１〜第５接続端子４１〜４５が第１〜第５端子挿通孔１１１〜１１５内でガタつくことを低減できる。

その上、第１〜第６逃がし孔１１１ｃ〜１１５ｃの外形線に繋がる第１〜第５主挿通孔１１６〜１２０の２辺は、その延長線が交差する交点に達しておらず、さらに、第１〜第６逃がし孔１１１ｃ〜１１５ｃの面積は、２辺の延長線と第１〜第５主挿通孔１１６〜１２０の２辺の端を結ぶ直線とで囲まれる三角形の面積よりも大きい。

これにより、第１〜第６逃がし孔１１１ｃ〜１１５ｃが第１〜第５主挿通孔１１６〜１２０の径方向外側により突出することとなる。その結果、第１〜第６逃がし孔１１１ｃ〜１１５ｃの外形線と上述の延長線の交点との最短距離がより長くなるため、第１〜第５主挿通孔１１６〜１２０に第１〜第５接続端子４１〜４５が挿入された際に、第１〜第５接続端子４１〜４５の角部が第１〜第６逃がし孔１１１ｃ〜１１５ｃの外形線に接触することを確実に防ぐことができる。

また、第１〜第６逃がし孔１１１ｃ〜１１５ｃの外形線に繋がる第１〜第５主挿通孔１１６〜１２０の２辺の端がより近づくことになるため、この２辺の長さをより長く設定することができる。よって、第１〜第５主挿通孔１１６〜１２０の内周面のうち、２辺を含む２つの内面が、２つの内面に対向する第１〜第５接続端子４１〜４５の２つの側面に対して対向する領域が増加するため、第１〜第５接続端子４１〜４５が、第１〜第５端子挿通孔１１１〜１１５内でガタつくことをより低減できる。

更に、本実施例では、各逃がし孔８５〜８８、１０５〜１０８、１１１ｃ、１１２ｃ、１１２ｅ、１１３ｃ、１１４ｃ、１１５ｃの外形線は、（円弧状に）滑らかに形成されているので、セラミック部材にクラックが一層生じにくいという利点がある。

［変形例］
次に、本実施例の変形例について説明する。
この変形例１〜６では、実施例とは、逃がし孔の（軸線方向に対して垂直の）断面形状が異なるので、異なる点のみを説明する。

ａ）図１１（ａ）に示す様に、変形例１では、上述したセラミックスリーブやセラミックホルダやセラミックセパレータの素子挿通孔や端子挿通孔において、実施例とほぼ同様な断面形状（外形線が円弧形状）の逃がし孔１２１が形成されているが、この変形例１では、円の中心Ｏは、（矩形状の）主挿通孔１２３の内部に設けられている。

なお、この場合も、逃がし孔１２１の面積Ｓ１は、第１長辺１２５の延長線１２７と第１短辺１２９の延長線１３１との交点Ｋ１と、逃がし孔１２１の外形線１３３と第１長辺１２５との交点Ｋ２と、逃がし孔１２１の外形線１３３と第１短辺１２９の交点Ｋ３とのなす三角形の面積Ｓ２より大きく設定されている（以下の変形例も同様）。

ｂ）図１１（ｂ）に示す様に、変形例２では、上述したセラミックスリーブやセラミックホルダやセラミックセパレータの素子挿通孔や端子挿通孔において、実施例とほぼ同様な断面形状が円弧状の逃がし孔１４１が形成されている。この逃がし孔１４１の円の中心Ｏは、（矩形状の）主挿通孔１４３の外側に設定されている。

ｃ）図１１（ｃ）に示す様に、変形例３では、上述したセラミックスリーブやセラミックホルダやセラミックセパレータの素子挿通孔や端子挿通孔において、実施例とほぼ同様な断面形状が円弧状の逃がし孔１５１が形成されている。

この逃がし孔１５１の円の中心Ｏは、（矩形状の）主挿通孔１５３の外側で、且つ、第１短辺１５５の延長線１６１を更に延長した箇所に設定されている（なお、延長線の左右にずらしてもよい）。従って、第１長辺１５７の延長線１５９は第１短辺１５５の延長線１６１よりも長くなっている。

ｄ）図１１（ｄ）に示す様に、変形例４では、上述したセラミックスリーブやセラミックホルダやセラミックセパレータの素子挿通孔や端子挿通孔において、実施例とほぼ同様な断面形状が円弧形状の逃がし孔１７１が形成されている。

特に、この逃がし孔１７１では、その外形線１７３と第１長辺１７５との交点Ｋ２の角部には、Ｒ加工がなされて滑らかに（外側に凸に）湾曲している。同様に、逃がし孔１７１の外形線１７３と第１短辺１７７との交点Ｋ３の角部には、Ｒ加工がなされて滑らかに（外側に凸に）湾曲している。なお、円の中心Ｏと交点Ｋ１とは一致しているが、ずれていてもよい。

なお、この角部を滑らかに湾曲する構成は、前記実施例や他の変形例にも適用できる。 ｅ）図１１（ｅ）に示す様に、変形例５では、上述したセラミックスリーブやセラミックホルダやセラミックセパレータの素子挿通孔や端子挿通孔において、断面形状が略矩形状（正方形）の一部が欠けた形状の逃がし孔１８１が形成されている。

つまり、逃がし孔１８１の形状は、長方形の上下の辺１８３、１８５と（矩形状の）主挿通孔１８７の第１長辺１８９が平行で、且つ、長方形の左右の辺１９１、１９３と主挿通孔１８７の第１短辺１９５が平行となるように設定されている。なお、正方形の中心と交点Ｋ１は一致しているが、ずれていてもよい。

なお、この逃がし孔１８１では、それぞれの角部に、Ｒ加工がなされて滑らかに（外側に凸に）湾曲している。
ｆ）図１１（ｆ）に示す様に、変形例６では、上述したセラミックスリーブやセラミックホルダやセラミックセパレータの素子挿通孔や端子挿通孔において、断面形状が略矩形状（正方形）の一部が欠けた形状の逃がし孔２０１が形成されている。

つまり、この変形例６の逃がし孔２０１は、変形例５の逃がし孔１８１を斜めに傾けた形状である。なお、正方形の中心と交点Ｋ1とは一致しているが、ずれていてもよい。
尚、本発明は前記実施例や変形例になんら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種々の態様で実施しうることはいうまでもない。

（１）例えば、実施例では、セラミックスリーブ、セラミックホルダ、セラミックセパレータにおいて、それぞれ複数箇所に逃がし孔を設けたが、１箇所でもよく、設ける逃がし孔の個数に限定はない。

（２）また、実施例では、セラミックスリーブ、セラミックホルダ、セラミックセパレータのセラミック部材の全てに逃がし孔を設けたが、全てのセラミック部材に設けるのではなく、少なくとも１種のセラミック部材に、逃がし孔を設けてもよい。

（３）また、前記実施例では、全領域空燃比センサに本発明を適用した例について説明したが、この構成に限らず、λセンサ、酸素センサ、ＮＯｘセンサなどのガスセンサや、温度検出を行う温度センサなどに本発明を適用してもよい。このようにしても、本実施例の効果と同様の効果が得られる。

１…空燃比センサ
５…検出素子
１３…セラミックセパレータ（セラミック部材）
４１、４２、４３、４４、４５…接続端子
６１…セラミックホルダ（セラミック部材）
６７…セラミックスリーブ（セラミック部材）
８１、１０１、１１０…素子挿通孔
８３、１０３、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１４３、１５３、１８７…主挿通孔
８５、８６、８７、８８、１０５、１０６、１０７、１０８、１１１ｃ、１１２ｃ、１１２ｅ、１１３ｃ、１１４ｃ、１１５ｃ、１２１、１４１、１５１、１７１、１８１、２０１…逃がし孔
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５…端子挿通孔
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３…交点

Claims (3)

1. 軸線方向に延びる板状の検出素子と、
   該検出素子を挿入するための素子挿通孔を備えたセラミック部材と、
   を備えるガスセンサにおいて、
   前記素子挿通孔は、前記セラミック部材を前記軸線方向に貫通する孔であって、該素子挿通孔を貫いて前記検出素子が配置されており、
   前記セラミック部材を前記軸線方向に沿って見たとき、
   前記素子挿通孔は、４辺にて囲まれた略矩形状の主挿通孔と、該主挿通孔の４辺のうち、隣り合う２辺の端を繋ぐ外形線にて囲まれると共に、該主挿通孔の径方向外側に、該主挿通孔と連通して設けられた逃がし孔と、を備え、
   前記逃がし孔の前記外形線に繋がる前記主挿通孔の２辺が、いずれも２つの辺の延長線が交差する交点まで達しておらず、
   更に、前記逃がし孔の面積は、前記主挿通孔の２辺の延長線と前記主挿通孔の２辺の端を結ぶ直線とで囲まれる三角形の面積より大きいことを特徴とするガスセンサ。
2. 軸線方向に延びる板状の検出素子と、
   該検出素子の後端側の周囲を覆うと共に、前記検出素子を挿入するための略矩形状の素子挿通孔と、該素子挿通孔の径方向外側に、当該素子挿通孔と連通すると共に、前記検出素子と電気的に導通する接続端子を挿入するための端子挿通孔と、を有するセラミック部材と、
   を備えるガスセンサにおいて、
   該セラミック部材を前記軸線方向に沿って見たとき、
   前記端子挿通孔は、複数の辺にて囲まれた略多角形状の主挿通孔と、該主挿通孔の複数の辺のうち、隣り合う２辺の端を繋ぐ外形線にて囲まれると共に、該主挿通孔の径方向外側に、該主挿通孔と連通して設けられた逃がし孔と、を備え、
   前記逃がし孔の前記外形線に繋がる前記主挿通孔の２辺が、いずれも２つの辺の延長線が交差する交点まで達しておらず、
   更に、前記逃がし孔の面積は、前記主挿通孔の２辺の延長線と前記主挿通孔の２辺の端を結ぶ直線とで囲まれる三角形の面積より大きいことを特徴とするガスセンサ。
3. 前記逃がし孔の前記外形線は、滑らかに形成されてい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。

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