JP5952769B2

JP5952769B2 - センサ、および、端子部材

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Publication number: JP5952769B2
Application number: JP2013080275A
Authority: JP
Inventors: 健弘大場; 山田　裕一; 裕一山田; 伊藤　慎悟; 慎悟伊藤; 剛之南部; 紘也古田; 誠久米
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2033-04-08
Also published as: US9431731B2; DE102014206711A1; JP2014202663A; US20140298931A1

Description

本発明は、センサおよびセンサに用いるための端子部材に関する。

従来から、軸線方向に沿って延びる板状の検出素子を備えるセンサが知られている（例えば、特許文献１，２）。検出素子の後端部には、検出素子の検出信号を外部に出力するための複数の電極端子部が形成されている。複数の電極端子部は、検出素子の表面のうち第１の主面と第２の主面の少なくとも一方の主面に複数配置されている。このようなセンサは、例えば、全領域空燃比センサ、酸素センサ、ＮＯｘセンサ等のガスセンサや、温度検出を行うための温度センサとして用いられる。

このようなセンサは、複数の電極端子部と電気的に接続され、外部に検出信号を出力するための電流経路を有する。この電流経路の一部を形成する部材として、複数の電極端子部に対応した複数の端子部材が用いられる。複数の端子部材のそれぞれは、電極端子部と弾性接触することで、対応する電極端子部と電気的に接続される。

特開２００５−０９１２３３号公報特表２０００−５００８７６号公報

近年、コスト低減やセンサの小型化等を目的として検出素子の小型化が図られている。例えば、検出素子の幅が狭くなると、検出素子の主面に配置された複数の電極端子部の間隔が狭くなる。従って、複数の端子部材と対応する複数の電極端子部との接触を良好に図りつつ、複数の端子部材同士の絶縁を図る技術が望まれている。ここで、検出素子の幅は、軸線方向と直交し、かつ、第１の主面に平行な方向に沿った検出素子の寸法である。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、軸線方向に沿って延びる板状の検出素子であり、表面の一部を構成する互いに対向する第１の主面および第２の主面と、前記軸線方向に沿って延び、前記表面の一部を構成する互いに対向する第１の側面および第２の側面と、前記第１第２の主面の少なくともいずれか一方の主面に配置された複数の電極端子部と、を有する検出素子と、前記複数の電極端子部に対応して設けられ、対応する前記電極端子部と電気的に接続される複数の端子部材であって、前記軸線方向に沿って延びる長尺形状のフレーム本体部と、前記電極端子部に弾性接触する素子当接部と、前記フレーム本体部と前記素子当接部とを接続し、折り返された折り返し部と、をそれぞれ備える複数の端子部材と、前記検出素子のうち前記複数の電極端子部が配置された部分、および、前記素子当接部を取り囲むセパレータと、を備えるセンサが提供される。
このセンサは、前記第１の主面と前記第２の主面とが対向する方向を前記検出素子の厚さ方向とし、前記第１の側面と前記第２の側面とが対向する方向を前記検出素子の幅方向としたときに、前記複数の電極端子部のうちの２以上の前記電極端子部は、前記幅方向に沿って配置され、前記複数の端子部材のそれぞれの前記素子当接部は、前記折り返し部から前記電極端子部と接触する接触部までの間に、前記幅方向内側に向かって屈曲する屈曲部を有し、前記複数の端子部材のうち、前記幅方向に隣り合う２つの端子部材において、前記接触部間の前記幅方向の距離は、前記フレーム本体部間の前記幅方向の距離よりも小さい。
この形態のセンサによれば、端子部材が屈曲部を有することで、幅方向に隣り合う２つの端子部材のフレーム本体部の間隔を開けつつ、端子部材の素子当接部と検出素子の電極端子部との接触を良好に図ることができる。

（２）上記形態のセンサであって、前記幅方向に隣り合う２つの端子部材がそれぞれ備える前記フレーム本体部の間には、絶縁性の隔壁が配置されていても良い。
この形態のセンサによれば、隣り合うフレーム本体部の間は絶縁性の隔壁を配置することで、隣り合うフレーム本体部同士が電気的に接続される可能性を低減できる。これにより、センサの検出精度を向上できる。

（３）上記形態のセンサであって、前記フレーム本体部の側面のうち前記幅方向内側に位置する内側面は、前記検出素子よりも前記幅方向外側に位置しても良い。
この形態のセンサによれば、幅方向に隣り合うフレーム本体部の間隔を十分に開けることができる。

（４）上記形態のセンサであって、前記接触部の幅は、前記折り返し部の幅よりも狭くても良い。
この形態のセンサによれば、折り返し部の剛性の低下を抑制しつつ、接触部によって電極端子部に加える弾性力（接圧）を大きくできる。

（５）上記形態のセンサであって、複数の前記フレーム本体部のうちの２つは、前記検出素子の前記厚さ方向両側を挟んで対向する位置に配置された一対のフレーム本体部であり、さらに、前記一対のフレーム本体部の間に位置すると共に、前記検出素子の前記第１の側面と対向する絶縁性の側面隔壁を有し、前記側面隔壁は、前記一対のフレーム本体部のうち、前記幅方向外側に位置するそれぞれの外側面よりも前記幅方向内側に位置しても良い。
この形態のセンサによれば、側面隔壁が一対のフレーム本体部のそれぞれの外側面よりも幅方向内側に位置することで、側面隔壁と検出素子との幅方向の間隔を小さくできる。これにより、センサの振動等によって、検出素子が幅方向に動こうとした場合でも、側面隔壁によって検出素子の幅方向の動きを規制できる。よって、検出素子のセンサ内における位置ズレを抑制できる。

（６）本発明の他の一形態によれば、軸線方向に沿って延びる検出素子が備える電極端子部と電気的に接続される端子部材が提供される。この端子部材は、前記軸線方向に沿って延びる長尺形状のフレーム本体部と、前記電極端子部に弾性接触する素子当接部であって、前記軸線方向に直交する方向である厚さ方向において、少なくとも一部が前記フレーム本体部と対向する素子当接部と、前記フレーム本体部と前記素子当接部とを接続し、折り返された折り返し部と、を備え、前記軸線方向および前記厚さ方向に直交する方向を前記端子部材の幅方向としたときに、前記素子当接部は、前記折り返し部から前記電極端子部と接触する接触部までの間に、前記幅方向に屈曲する屈曲部を有する。
この形態の端子部材によれば、幅方向に屈曲する屈曲部を有することから、複数の端子部材を幅方向に隣り合うようにセンサに組み付けた場合でも、幅方向に隣り合うフレーム本体部の間隔を開けつつ、端子部材の素子当接部と検出素子の電極端子部との接触を良好に図ることができる。すなわち、隣り合う２つの端子部材として、幅方向において逆方向に屈曲する２つの端子部材を用いることで、幅方向に隣り合うフレーム本体部の間隔を開けつつ、端子部材の素子当接部と検出素子の電極端子部との接触を良好に図ることができる。

（７）上記形態の端子部材であって、前記接触部の幅は、前記折り返し部の幅よりも狭くても良い。
この形態の端子部材によれば、折り返し部の剛性の低下を抑制しつつ、接触部によって電極端子部に加える弾性力（接圧）を向上させることができる。

本発明は、センサや端子部材以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、センサの製造方法、端子部材の製造方法等の形態で実現することができる。

本発明の第１実施形態としてのガスセンサの断面図である。検出素子の構成について説明するための図である。第１種の端子部材の側面図である。第１種の端子部材の正面図である。第１種の端子部材の斜視図である。第２種の端子部材の正面図である。第３種の端子部材の斜視図である。セパレータの外観斜視図である。セパレータを軸線方向ＣＬの先端側から見た図である。セパレータに端子部材を収容した図である。図１０の斜視図である。セパレータに端子部材と検出素子を収容した様子を軸線方向の先端側からセパレータを見た時の図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．センサの構成：
図１は、本発明の第１実施形態としてのガスセンサ１の断面図である。図１において、ガスセンサ１の軸線方向ＣＬを上下方向として図示する。また、ガスセンサ１の内部に保持された検出素子１０の先端部１１側をガスセンサ１の先端側ＣＬ１、後端部１２側をガスセンサ１の後端側ＣＬ２として説明する。

図１に例示するガスセンサ１は、自動車の排気管（図示せず）に取り付けられるものである。ガスセンサ１は、内部に保持された検出素子１０の先端部１１が排気管内を流通する排気ガス中に晒される。先端部１１が排気ガスに晒されることで、ガスセンサ１は排気ガス中の酸素濃度に基づいて排気ガスの空燃比を検出する。すなわち、ガスセンサ１は、いわゆる全領域空燃比センサである。

検出素子１０は、軸線方向ＣＬに沿って延びる板状である。図１では、紙面左右方向が検出素子１０の厚さ方向であり、紙面表裏方向が検出素子１０の幅方向である。ガスセンサ１は、検出素子１０をカップ２０内に保持し、さらに、自動車の排気管（図示せず）に取り付けるための主体金具５０内にてカップ２０を支持することで、検出素子１０を主体金具５０内に保持した構造を有する。

カップ２０は、金属によって形成され、有底筒状をなす。カップ２０は、主体金具５０内において検出素子１０を保持するための保持部材であり、検出素子１０は、カップ２０の筒底に形成された開口２５を貫通して保持されている。検出素子１０の先端部１１は、開口２５から先端側ＣＬ１に突出している。先端部１１は、排気ガス中の酸素ガス成分を検出する検出部として機能する。排気ガスによる被毒から先端部１１を保護するために、検出部保護層９が先端部１１の外表面を覆うように配置されている。

カップ２０の筒底のうち周縁部分である先端周縁部２３は、テーパ状に形成されている。カップ２０内には、アルミナ製のセラミックリング２１と滑石粉末を圧縮して固めた滑石リング２２とが、それぞれ、自身に検出素子１０を挿通させた状態で収容されている。滑石リング２２はカップ２０内で押し潰された状態で充填されている。これにより、検出素子１０がカップ２０内で位置決めされて保持されている。

カップ２０と一体となった検出素子１０は、その周囲を筒状の主体金具５０に取り囲まれた状態で保持されている。主体金具５０は、ＳＵＳ４３０等の低炭素鋼からなる。主体金具５０の外周先端側には排気管への取り付け用の雄ねじ部５１が形成されている。主体金具５０のうち雄ねじ部５１よりも先端側ＣＬ１には、後述するプロテクタ８が係合される先端係合部５６が形成されている。主体金具５０のうち軸線方向ＣＬの中央部分には、取り付け用の工具が係合する工具係合部５２が形成されている。工具係合部５２の先端面と雄ねじ部５１の後端との間には、排気管に取り付けた際のガス抜けを防止するためのガスケット５５が嵌挿されている。工具係合部５２の後端側には、後述する外筒４５が係合される後端係合部５７と、その後端側に、主体金具５０内に検出素子１０を加締め保持するための加締め部５３とが形成されている。

主体金具５０の内周のうち雄ねじ部５１が位置する付近には、段部５４が形成されている。段部５４には、カップ２０の先端周縁部２３が係止されている。さらに、主体金具５０の内周には滑石リング２６が、自身に検出素子１０を挿通させた状態で、カップ２０の後端側から装填され、カップ２０と主体金具５０とに跨って配置されている。滑石リング２６を後端側から押さえるように、筒状のスリーブ２７が主体金具５０内に嵌め込まれている。スリーブ２７の後端側外周には段状をなす肩部２８が形成されている。肩部２８には、円環状の加締めパッキン２９が配置されている。この状態で主体金具５０の加締め部５３が、加締めパッキン２９を介してスリーブ２７の肩部２８を先端側に向けて押圧するように加締められている。スリーブ２７に押圧された滑石リング２６は、主体金具５０内で押し潰されることで充填されている。滑石リング２６と、カップ２０内にあらかじめ装填された滑石リング２２とによって、カップ２０および検出素子１０が主体金具５０内で位置決め保持される。

主体金具５０の先端（先端係合部５６）からは、検出素子１０の先端部１１が先端側ＣＬ１に突出している。先端係合部５６には、プロテクタ８が取り付けられている。プロテクタ８は、検出素子１０の先端部１１を、排気ガス中のデポジット（燃料灰分やオイル成分など被毒性の付着物質）による汚損や被水などによる折損等から保護する。プロテクタ８は、内側導入孔９５を有する有底筒状の内側プロテクタ９０と、内側プロテクタ９０の外周面との間に空隙を有した状態でその径方向周囲を取り囲む、外側導入孔８５を有する筒状の外側プロテクタ８０とから構成される２重構造を有する。

外側導入孔８５から外側プロテクタ８０と内側プロテクタ９０との間の空隙に導入される排気ガスは、内側プロテクタ９０の外周を取り囲む状態で旋回流を生じ、ガス成分と水分とに分離される。ガス成分は内側導入孔９５から内側プロテクタ９０内に導入され、検出素子１０に接触し、排出口９７から外部に排出される。一方、水分は、水抜き孔９６から内側プロテクタ９０内に進入し、排出口９７から外部に排出される。こうした構成により、検出素子１０の先端部１１は、排気ガス中のデポジットによる汚損や、被水に起因する熱衝撃による折損等から保護されている。

一方、主体金具５０の後端（加締め部５３）からは、検出素子１０の後端部１２が後端側ＣＬ２に突出している。検出素子１０の後端部１２には、電極を取り出すための白金（Ｐｔ）からなる５つの電極端子部３１〜３５（図２参照）が形成されている。電極端子部３１〜３５には、対応して設けられた端子部材６１がそれぞれ弾性接触する。詳細には、端子部材６１が備える素子当接部６９が、対応する電極端子部３１〜３５に弾性接触する。端子部材６１は、５つの電極端子部３１〜３５に対応して５つ設けられている（図１では、２つのみ図示）。なお、本実施形態では、後述するように端子部材６１は、形状が異なる３種類の部材を用いている。３種類の端子部材６１を区別して用いる場合は、「第１種の端子部材６１Ａ」，「第２種の端子部材６１Ｂ」，「第３種の端子部材６１Ｃ」を用いるものとする。また、単に「端子部材６１Ａ」，「端子部材６１Ｂ」、「端子部材６１Ｃ」とも呼ぶ。また、素子当接部６９について、第１種の端子部材６１Ａが備える素子当接部を「素子当接部６９Ａ」とも呼び、第２種の端子部材６１Ｂが備える素子当接部を「素子当接部６９Ｂ」とも呼び、第２種の端子部材６１Ｃが備える素子当接部を「素子当接部６９Ｃ」とも呼ぶ。

ガスセンサ１は、さらに、筒状のセパレータ２００を備える。セパレータ２００は、絶縁性セラミックによって形成されている。セパレータ２００は、検出素子１０の後端部１２及び素子当接部６９を取り囲む。すなわち、後端部１２及び素子当接部６９の径方向外側にはセパレータ２００が配置されている。

セパレータ２００には、ガスセンサ１の外部に引き出される５本のリード線７８（図１ではそのうちの３本を図示）と各端子部材６１との各接続部分も収容され保護されている。５つの端子部材６１は、検出素子１０とセパレータ２００との間に配置されている。５つの端子部材６１のそれぞれの後端側は、５本のリード線７８のうちの対応するリード線７８に電気的に接続されている。これにより、リード線７８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。

外筒４５は、主体金具５０の後端側に取り付けられている。外筒４５は、ステンレス（例えばＳＵＳ３０４）によって筒状に形成されている。外筒４５は、主体金具５０の後端部１２やセパレータ２００を保護するために、これらの部材１２，２００の周囲を覆う。外筒４５のうち先端側ＣＬ１に位置する開口端４６は、主体金具５０の後端係合部５７の外周に係合され、外周側から加締められると共に、外周を一周して後端係合部５７にレーザ溶接されている。これにより、外筒４５は、主体金具５０に取り付けられている。

外筒４５とセパレータ２００との間隙には、筒状の保持金具７０が設けられている。保持金具７０は金属によって形成されている。保持金具７０は、自身の後端を内側に折り曲げることによって形成された支持部７１を有する。支持部７１は、セパレータ２００の後端側外周に設けられた鍔部２０１を係止する。これにより、保持金具７０は、セパレータ２００を支持している。保持金具７０がセパレータ２００を支持した状態で、外筒４５のうち保持金具７０が配置された部分の外周面が加締められることで、セパレータ２００を支持した保持金具７０が外筒４５に固定される。

さらに、セパレータ２００の後端側には、グロメット７５が設けられている。グロメット７５は、外筒４５の後端側内部を閉塞する。グロメット７５には、５本のリード線７８を外部に取り出すためのリード線挿通孔７６が５つ（図１ではそのうちの１つを図示）形成されている。

図２は、検出素子１０の構成について説明するための図である。ここで図２は、検出素子１０を模式的に示している。検出素子１０は、表面の一部を構成する第１の主面１４及び第２の主面１５と、表面の他の一部を構成する第１の側面１６及び第２の側面１７とを有する。第１の主面１４と第２の主面１５とはそれぞれ、軸線方向ＣＬに沿って延びる。また、第１の主面１４と第２の主面１５とは互いに対向する。第１の側面１６と第２の側面１７とはそれぞれ、軸線方向ＣＬに沿って延びる。また、第１の側面１６と第２の側面１７とは互いに対向する。第１の主面１４の表面積と第２の主面１５の表面積とはそれぞれ、第１の側面１６の表面積や第２の側面１７の表面積よりも大きい。

ここで、第１の主面１４と第２の主面１５とが対向する方向を検出素子１０の厚さ方向ＴＬとし、第１の側面１６と第２の側面１７とが対向する方向を検出素子１０の幅方向ＷＬとする。また、厚さ方向ＴＬのうち、第２の主面１５から第１の主面１４に向かう方向を第１の厚さ方向ＴＬ１とし、第１の主面１４から第２の主面１５に向かう方向を第２の厚さ方向ＴＬ２とする。また、幅方向のうち、第１の側面１６から第２の側面１７に向かう方向を第１の幅方向ＷＬ１とし、第２の側面１７から第１の側面１６に向かう方向を第２の幅方向ＷＬ２とする。図２に示すように、検出素子１０の厚さ方向ＴＬの長さをＬａとし、検出素子１０の幅方向ＷＬの長さをＬｂとする。ここで、検出素子１０は、Ｌｂ＞Ｌａの関係を満たす。

検出素子１０は、素子部１８と、ヒータ１９とが厚さ方向ＴＬに積層されている。素子部１８とヒータ１９とはそれぞれ、軸線方向ＣＬに沿って延びる板状である。検出素子１０は、その軸線方向ＣＬに沿って見た場合、幅方向ＷＬを長手方向とする矩形状をなし、略直角をなす４つの稜部を有する。なお、全領域空燃比センサに用いられる検出素子１０は公知のものであるが、その概略構成を以下に記述する。

素子部１８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。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る。多孔質電極は、Ｐｔを主体に形成される。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る。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、検出素子１０の先端部１１に位置するように形成されており、測定ガス室が形成される部分が検出部に相当する。ヒータ１９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。

検出素子１０の第１の主面１４のうち後端側ＣＬ２に位置する部分には、３個の電極端子部３１，３２，３３が配置されている。検出素子１０の第２の主面１５のうち後端側ＣＬ２に位置する部分には、２個の電極端子部３４，３５が配置されている。ここで、電極端子部３１を「第１の電極端子部３１」とも呼び、電極端子部３２を「第２の電極端子部３２」とも呼び、電極端子部３３を「第３の電極端子部３３」とも呼び、電極端子部３４を「第４の電極端子部３４」とも呼び、電極端子部３５を「第５の電極端子部３５」とも呼ぶ。また、第１〜第５の電極端子部３１〜３５を総称して用いる場合には、「電極端子部３０」を使用する。

本実施形態では、第１〜第３の電極端子部３１〜３３は幅方向ＷＬに沿って配置されている。すなわち、第１〜第３の電極端子部３１〜３３は、互いに幅方向ＷＬにずれた位置に配置されている。第２の電極端子部３２は、第１と第３の電極端子部３１，３３よりも後端側ＣＬ２に配置されている。第４と第５の電極端子部３４，３５は幅方向ＷＬに沿って配置されている。すなわち、第４と第５の電極端子部３４，３５は、互いに幅方向ＷＬにずれた位置に配置されている。

第１〜第３の電極端子部３１〜３３は、素子部１８に形成されており、そのうち１つの電極端子部が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。第１〜第３の電極端子部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。また、第４と第５の電極端子部３４，３５は、ヒータ１９に形成されており、ヒータ１９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。

Ａ−２．端子部材の詳細構成：
図３は、第１種の端子部材６１Ａの側面図である。図４は、第１種の端子部材６１Ａの正面図である。図５は、第１種の端子部材６１Ａの斜視図である。図６は、第２種の端子部材６１Ｂの正面図である。図７は、第３種の端子部材６１Ｃの斜視図である。本明細書では、第１種〜第３種の端子部材６１Ａ〜６１Ｃを区別することなく総称して用いる場合には「端子部材６１」を使用する。

第１種の端子部材６１Ａは、第３の電極端子部３３と第４の電極端子部３４に用いられ、第２種の端子部材６１Ｂは、第１の電極端子部３１と第５の電極端子部３５に用いられ、第３種の端子部材６１Ｃは、第２の電極端子部３２に用いられる。

端子部材６１は、インコネルやステンレス鋼などの金属によって形成されている。ここで、端子部材６１を形成する材料としては、高温に繰り返し晒されてもバネ弾性を維持可能な材料を用いることが好ましい。

図３〜図５に示すように、第１種の端子部材６１Ａは、フレーム本体部６０と、折り返し部６５と、素子当接部６９Ａと、を備える。フレーム本体部６０は、軸線方向ＣＬに沿って延びる長尺形状である。ここで、第１種の端子部材６１Ａに着目した場合に、フレーム本体部６０が延びる方向を長尺方向ＰＬとする。端子部材６１Ａがガスセンサ１に組み付けられた場合、長尺方向ＰＬと軸線方向ＣＬとは同じ方向となる。

図４及び図５に示すように、フレーム本体部６０は、本体６２と、接続部６４と、一対の位置決め部６３とを有する。本体６２は、軸線方向ＣＬに沿って延びる板状の部材である。接続部６４は、フレーム本体部６０のうち後端側ＣＬ２に形成されている。接続部６４は、リード線７８が挿入された状態で、内側に向かって加締められることで、リード線７８を保持する。これによって、リード線７８と第１種の端子部材６１Ａとが電気的に接続される。一対の位置決め部６３は、本体６２の幅方向ＷＬ両側から突出する板状部材である。位置決め部６３の少なくとも一部がセパレータ２００内に収容されることで、端子部材６１Ａの幅方向ＷＬの動が規制される。一対の位置決め部６３は、フレーム本体部６０の幅方向ＷＬにおける側面を形成する。端子部材６１Ａがガスセンサ１に組み付けられた場合、一対の位置決め部６３のうち、検出素子１０の幅方向ＷＬ内側に位置する側を位置決め部６３ａとし、幅方向ＷＬ外側に位置する側を位置決め部６３ｂとする。

図３に示すように、折り返し部６５は、フレーム本体部６０と素子当接部６９Ａとを接続する部分である。折り返し部６５は、素子当接部６９Ａが後端側ＣＬ２に向かって延びるように折り返されている。すなわち、折り返し部６５は、端子部材６１Ａのうちで最も先端側ＣＬ１に位置する。

図３に示すように、素子当接部６９Ａは、フレーム本体部６０と対向する。図４及び図５に示すように、素子当接部６９Ａは、基端部６８と、接触部６６と、屈曲部６７Ａとを有する。基端部６８は、折り返し部６５に接続された部分である。接触部６６は、電極端子部３０と実際に接触する部分である。屈曲部６７Ａは、折り返し部６５及び基端部６８と、接触部６６との間に位置する。ここで、素子当接部６９Ａのうち、折り返し部６５側を当接部先端側ＰＬ１とし、屈曲部６７Ａ側を当接部後端側ＰＬ２とする。また、端子部材６１Ａに着目した場合に、軸線方向ＣＬと直交する方向であって、フレーム本体部６０と素子当接部６９Ａとが対向する方向を、端子部材６１Ａの厚さ方向ＴＬとする。端子部材６１Ａがガスセンサ１に組み付けられた場合、厚さ方向ＰＬと厚さ方向ＴＬとは同じ方向となる。また、軸線方向ＣＬおよび厚さ方向ＰＬに直交する方向を端子部材６１Ａの幅方向ＱＬとする。端子部材６１Ａがガスセンサ１に組み付けられた場合、幅方向ＱＬと幅方向ＷＬとは同じ方向となる。また、端子部材６１Ａの幅方向ＱＬのうち検出素子１０の第１の幅方向ＷＬ１に対応する方向を第１の幅方向ＱＬ１とし、検出素子１０の第２の幅方向ＷＬ２に対応する方向を第２の幅方向ＱＬ２とする。

接触部６６は、折り返し部６５を支点とした弾性変形によって変位する。接触部６６の幅Ｗ１は、折り返し部６５の幅Ｗ２よりも狭い。ここで、接触部６６は、素子当接部６９Ａのうち検出素子１０と対向する面に設けられた凸部によって形成される場合がある。凸部としては、例えば、後述する第３種の端子部材６１Ｃの凸部７９が挙げられる（図７）。この場合において接触部６６の幅Ｗ１とは、凸部自体の幅を意味する。

図４に示すように、屈曲部６７Ａは幅方向ＷＬに屈曲する部分である。詳細には、屈曲部６７Ａは、基端部６８から接触部６６に至るまでに第１の幅方向ＷＬ１に向かって屈曲している。これにより、接触部６６が、折り返し部６５に対し幅方向ＷＬにズレた位置に配置される。端子部材６１Ａは、屈曲部６７Ａが幅方向ＷＬ内側に屈曲するようにガスセンサ１に組み付けられる。すなわち、基端部６８から接触部６６に向かうに従い、屈曲部６７Ａは検出素子１０の幅方向ＷＬ内側に位置する。

図６に示すように、第２種の端子部材６１Ｂは、図４に示す第１種の端子部材６１Ａとは左右を逆にした部材である。すなわち、素子当接部６９Ｂが備える屈曲部６７Ｂの屈曲する方向が、第１種の端子部材６１Ａとは逆である。その他の構成については、第１種の端子部材６１Ａと同様の構成である。よって、同様の構成については第１種の端子部材６１Ａと同一の符号を付すと共に説明を省略する。屈曲部６７Ｂは、基端部６８から接触部６６に至るまでに第２の幅方向ＷＬ２に向かって屈曲している。

図７に示すように、第３種の端子部材６１Ｃは、素子当接部６９Ｃの構成が第１種の端子部材６１Ａと異なる。その他の構成については第１種の端子部材６１Ａと同様の構成であるため、同様の構成については第１種の端子部材６１Ａと同一の符号を付すと共に説明を省略する。素子当接部６９Ｃは、屈曲部６７Ａ，６８Ｂを有していない。また、素子当接部６９Ｃは、凸部７９を有する。凸部７９は、第２の電極端子部３２に実際に接触する部分である。

Ａ−３．セパレータ２００の詳細構成：
図８は、セパレータ２００の外観斜視図である。図９は、セパレータ２００を軸線方向ＣＬの先端側ＣＬ１から見た図である。ここで理解の容易の為に、図９では、検出素子１０が収容される位置を点線で記載している。図８及び図９に示すように、セパレータ２００は、先端から略中央まで軸線方向ＣＬに貫通した貫通孔である収容室２３０を備える。収容室２３０には、端子部材６１のうち先端側ＣＬ１に位置する部分（「端子先端部」とも呼ぶ）と、検出素子１０のうち電極端子部３０が配置された後端部１２とが収容される。

収容室２３０は、外周部分に先端から後端まで軸線方向ＣＬに貫通した貫通孔である第１〜第５の端子収容室２１１〜２１５を有する。また、収容室２３０内には、３つの隔壁２０２，２０４，２０６と、２つの側面隔壁２４４，２４８とを有する。第１の端子収容室２１１と第５の端子収容室２１５にはそれぞれ、第２種の端子部材６１Ｂが収容される。第３の端子収容室２１３と第４の端子収容室２１４にはそれぞれ、第１種の端子部材６１Ａが収容される。第２の端子収容室２１２には、第３種の端子部材６１Ｃが収容される。第１〜第５の端子収容室２１１〜２１５にはそれぞれ、フレーム本体部６０の先端側ＣＬ１部分が収容される。

第１の隔壁２０２は、第１の端子収容室２１１と第２の端子収容室２１２との間に配置されている。第２の隔壁２０４は、第２の端子収容室２１２と第３の端子収容室２１３との間に配置されている。第３の隔壁２０６は、第４の端子収容室２１４と第５の端子収容室２１５との間に配置されている。第１〜第３の隔壁２０２，２０４，２０６は、セパレータ２００の一部材であり、絶縁性セラミックによって形成されている。また、第１〜第３の隔壁２０２，２０４，２０６は、収容室２３０内を軸線方向ＣＬに亘って形成されている。

図９に示すように、第１の側面隔壁２４４は、検出素子１０の第１の側面１６と対向する。第１の側面隔壁２４４は、セパレータ２００の外周の一部を形成する周囲壁２４２から検出素子１０の第１の側面１６に向かって突出する。第１の側面隔壁２４４は、第３の端子収容室２１３と第５の端子収容室２１５との間に位置する。すなわち、第１の側面隔壁２４４は、検出素子１０の厚さ方向ＴＬ両側を挟んで対向する一対の端子部材６１Ａ，６１Ｂの間に位置する。

図９に示すように、第２の側面隔壁２４８は、検出素子１０の第２の側面１７と対向する。第２の側面隔壁２４８は、セパレータ２００の外周の一部を形成する周囲壁２４３から検出素子１０の第２の側面１７に向かって突出する。第２の側面隔壁２４４は、第１の端子収容室２１１と第４の端子収容室２１４との間に位置する。すなわち、第２の側面隔壁２４４は、検出素子１０の厚さ方向ＴＬ両側を挟んで対向する一対の端子部材６１Ａ，６１Ｂの間に位置する。第１と第２の側面隔壁２４４，２４８は、セパレータ２００の一部材であり、絶縁性セラミックによって形成されている。また、第１と第２の側面隔壁２４４，２４８は、収容室２３０内を軸線方向ＣＬに亘って形成されている。ここで、第１と第２の側面隔壁２４４，２４８を区別することなく総称して用いる場合は、側面隔壁２４９と呼ぶ。

図１０は、セパレータ２００に端子部材６１を収容した図である。図１１は、図１０の斜視図である。ここで、図１０は、軸線方向ＣＬの先端側ＣＬ１からセパレータ２００を見た時の図である。セパレータ２００に検出素子１０と端子部材６１とを組み付ける際には、まず、図１０及び図１１に示すように端子部材６１をセパレータ２００内に配置する。

図１２は、セパレータ２００に端子部材６１と検出素子１０を収容した様子を軸線方向ＣＬの先端側ＣＬ１から見た時の図である。セパレータ２００に端子部材６１を収容した後に、電極端子部３０が接触部６６，７９に接触するように検出素子１０の後端部１２を軸線方向ＣＬの後端側ＣＬ２に向かってセパレータ２００内に挿入する。検出素子１０の後端部１２がセパレータ２００内に挿入されることで、素子当接部６９Ａ，６９Ｂ，６９Ｃ（図５〜図７）がフレーム本体部６０（図５〜図７）に近づく方向に変位する。これにより、接触部６６，７９が電極端子部３０に弾性接触する。

図１２に示すように、幅方向ＷＬに隣り合う２つの端子部材６１Ａ，６１Ｂにおいて、接触部６６間の幅方向ＷＬの距離を距離Ｌ１とする。また、幅方向ＷＬに隣り合う２つの端子部材６１Ａ，６１Ｂにおいて、フレーム本体部６０間の幅方向ＷＬの距離を距離Ｌ２とする。この場合、ガスセンサ１は、距離Ｌ１＜距離Ｌ２の関係を満たす。なお、幅方向ＷＬに隣り合う２つの端子部材６１Ａ，６１Ｂは、屈曲部６７Ａ，６７Ｂを有する端子部材６１Ａ，６１Ｂである。また、幅方向ＷＬに隣り合う２つの端子部材６１Ａ，６１Ｂにおいて、２つのフレーム本体部６０の間には、隔壁２０２，２０４，２０６が配置されている。

また、図４及び図１２に示すように、第１種の端子部材６１Ａと第２種の端子部材６１Ｂのフレーム本体部６０のそれぞれは、検出素子１０よりも幅方向ＷＬにおいて外側に位置する。すなわち、第１種の端子部材６１Ａおよび第２種の端子部材６１Ｂのフレーム本体部６０の側面のうち、幅方向内側に位置する内側面（位置決め部６３ａ）は、長さＬ３だけ検出素子１０の側面よりも幅方向ＷＬ外側に位置する。

また、図５，図６，及び，図１２に示すように、側面隔壁２４９は、検出素子１０の厚さ方向ＴＬ両側を挟んで対向する位置に配置された一対のフレーム本体部６０の間に位置する。また、第１の側面隔壁２４４は、一対のフレーム本体部６０の幅方向ＷＬ外側に位置するそれぞれの外側面６３ｂよりも幅方向ＷＬ内側に位置する。詳細には、第１の側面隔壁２４４は、フレーム本体部６０の外側面６３ｂよりも距離Ｌ４だけ幅方向ＷＬ内側に位置する。なお、第２の側面隔壁２４８についても同様の関係を有する。

ここで、第１種の端子部材６１Ａおよび第２種の端子部材６１Ｂが課題を解決するための手段に記載の「端子部材」に相当する。また、図１２に示すように、幅方向ＷＬに隣り合う第１種の端子部材６１Ａと第２種の端子部材６１Ｂとが、課題を解決するための手段に記載の「幅方向に隣り合う２つの端子部材」に相当する。また、図１２に示すように、厚さ方向ＴＬに向かい合う第１種の端子部材６１Ａと第２種の端子部材６１Ｂとがそれぞれ備えるフレーム本体部６０が、課題を解決するための手段に記載の「一対のフレーム本体部」に相当する。また、第１の側面隔壁２４４及び第２の側面隔壁２４８が、課題を解決するための手段に記載の「側面側壁」に相当する。

Ａ−４．効果：
上記実施形態によれば、幅方向ＷＬに隣り合う第１種の端子部材６１Ａと第２種の端子部材６１Ｂとが屈曲部６７Ａ，６７Ｂを有する（図４，図６）。これにより、ガスセンサ１は、距離Ｌ２＞距離Ｌ１の関係を満たす（図１２）。よって、幅方向ＷＬに隣り合う２つの端子部材６１Ａ，６１Ｂのフレーム本体部６０の間隔（距離Ｌ２）を開けつつ、幅方向ＷＬに隣り合う第１種と第２種の端子部材６１Ａ，６１Ｂの素子当接部６９Ａ、６９Ｂと検出素子１０の電極端子部３０との接触を良好に図ることができる。幅方向ＷＬに隣り合う２つの端子部材６１Ａ，６１Ｂのフレーム本体部６０の間隔を開けることで、幅方向ＷＬに隣り合う２つの端子部材６１Ａ，６１Ｂ同士が電気的に接続する可能性を低減でき、ガスセンサ１の検出精度を向上できる。以上のように、上記実施形態によれば、例えば、検出素子１０が幅方向ＷＬに小型化した場合であっても、電極端子部３０と、端子部材６１Ａ，６１Ｂとの接触を良好に図りつつ、幅方向ＷＬに隣り合う端子部材６１Ａ，６１Ｂのフレーム本体部６０同士が電気的に接続する可能性を低減できる。

特に本実施形態では、第１種の端子部材６１Ａのフレーム本体部６０と、第２種の端子部材６１Ｂのフレーム本体部６０とのそれぞれにおいて、側面のうち幅方向ＷＬ内側に位置する内側面（位置決め部６３ａ）は、検出素子１よりも幅方向ＷＬ外側に位置している。これにより、幅方向ＷＬに隣り合うフレーム本体部６０の間隔を十分に開けることができる。よって、幅方向ＷＬに隣り合う端子部材６１Ａ，６１Ｂ同士が電気的に接続する可能性を更に低減でき、ガスセンサ１の検出精度を更に向上できる。

また、上記実施形態では、幅方向ＷＬに隣り合う２つの端子部材６１Ａ，６１Ｂにおいて、一方の端子部材６１Ａのフレーム本体部６０と、他方の端子部材６１Ｂのフレーム本体部６０との間には絶縁性を有する隔壁２０２，２０４，２０６が配置されている（図１２）。これにより、幅方向ＷＬに隣り合う２つのフレーム本体部６０同士が電気的に接続する可能性をより一層低減でき、ガスセンサ１の検出精度をより一層向上できる。

また、上記実施形態では、第１種の端子部材６１Ａと第２種の端子部材６１Ｂとのそれぞれにおいて、接触部６６の幅Ｗ１は、折り返し部６５の幅Ｗ２よりも狭い（図４，図６）。これにより、折り返し部６５の剛性の低下を抑制しつつ、接触部６６によって電極端子部３０に加える弾性力（接圧）を大きくできる。よって、第１種の端子部材６１Ａ及び第２種の端子部材６１Ｂと、電極端子部３０との電気的な接続が切断される可能性を低減できる。

また、上記実施形態では、検出素子１０の第１の側面１６と対向する第１の側面隔壁２４４を有する。この第１の側面隔壁２４４は、検出素子１０の厚さ方向ＴＬ両側を挟んで対向する位置に配置された一対のフレーム本体部６０のうちのそれぞれの外側面６３ｂよりも距離Ｌ４だけ幅方向ＷＬ内側に位置する（図１２）。なお、検出素子１０を挟んで第１の側面隔壁２４４と幅方向ＷＬに対向する第２の側面隔壁２４８についても同様の関係を有する。これにより、第１の側面隔壁２４４と検出素子１０との幅方向ＷＬの間隔を小さくできる。また、第２の側面隔壁２４８と検出素子１０との幅方向ＷＬの間隔も小さくできる。よって、ガスセンサ１の振動等によって検出素子１０が幅方向ＷＬに動こうとした場合でも、第１と第２の側面隔壁２４４，２４８が検出素子１０に衝突することで、検出素子１０の幅方向ＷＬの動きを規制できる。よって、検出素子１０のガスセンサ１内における位置ズレを抑制できる。また、隔壁２０４，２０６と第１の側面隔壁２４４との間、及び、隔壁２０２，２０６と第２の側面隔壁２４８との間で端子部材６１がそれぞれ配置されるため、端子部材６１が幅方向ＷＬに動こうとした場合でも、端子部材６１が側面隔壁２４４，２４８及び隔壁２０２，２０４，２０６に衝突することで、端子部材６１の幅方向ＷＬの動きを規制できる。よって、端子部材６１のセパレータ２００の組み付け時における位置ズレを抑制できる。

Ｂ．変形例
Ｂ−１．第１変形例：
上記実施形態では、第１種と第２種の端子部材６１Ａ，６１Ｂがそれぞれ屈曲部６７Ａ，６７Ｂを有していたが、少なくとも第１種の端子部材６１Ａが屈曲部６７Ａを有していれば良い。つまり、第１種と第２種の端子部材６１Ａ，６１Ｂのうちの少なくとも一方の端子部材６１Ａ．６１Ｂが屈曲部６７Ａ，６７Ｂを有していれば良い。このようにしても、これにより、ガスセンサ１は、距離Ｌ２＞距離Ｌ１の関係を満たすことから、上記実施形態と同様に、ガスセンサ１の検出精度を向上できる。

Ｂ−２．第２変形例：
上記実施形態では、検出素子１０は５つの電極端子部３１〜３５を備えていたが、電極端子部の数はこれに限定されるものではない。例えば、検出素子１０は、第２の電極端子部３２を有さず、４つの電極端子部３１，３３，３４，３５を有していても良い。

Ｂ−３．第３変形例：
第１種と第２種の端子部材６１Ａ，６１Ｂの形状は上記実施形態に限定されるものではなく、屈曲部６７Ａ，６７Ｂを有していれば他の形状も採用できる。例えば、第１種と第２種の端子部材６１Ａ，６１Ｂの一部が、軸線方向ＣＬと直交する面に沿って捻じれていても良い。

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、省略することが可能である。

１…ガスセンサ
８…プロテクタ
９…検出部保護層
１０…検出素子
１１…先端部
１２…後端部
１３…中央部
１４…第１の主面
１５…第２の主面
１６…第１の側面
１７…第２の側面
１８…素子部
２０…カップ
２１…セラミックリング
２２…滑石リング
２３…先端周縁部
２５…開口
２６…滑石リング
２７…スリーブ
２８…肩部
２９…パッキン
３０…電極端子部
３１…第１の電極端子部
３２…第２の電極端子部
３３…第３の電極端子部
３４…第４の電極端子部
３５…第５の電極端子部
４５…外筒
４６…開口端
５０…主体金具
５１…雄ねじ部
５２…工具係合部
５３…加締め部
５４…段部
５５…ガスケット
５６…先端係合部
５７…後端係合部
６０…フレーム本体部
６１…端子部材
６１Ａ…第１種の端子部材
６１Ｂ…第２種の端子部材
６１Ｃ…第３種の端子部材
６２…本体
６３…位置決め部
６３ａ…位置決め部（内側面）
６３ｂ…位置決め部（外側面）
６４…接続部
６５…折り返し部
６６…接触部
６７Ａ，６７Ｂ…屈曲部
６８…基端部
６９〜６９Ｃ…素子当接部
７０…保持金具
７１…支持部
７５…グロメット
７６…リード線挿通孔
７８…リード線
７９…凸部
８０…外側プロテクタ
８５…外側導入孔
９０…内側プロテクタ
９５…内側導入孔
９６…孔
９７…排出口
２００…セパレータ
２０１…鍔部
２０２…第１の隔壁
２０４…第２の隔壁
２０６…第３の隔壁
２１１…第１の端子収容室
２１２…第２の端子収容室
２１３…第３の端子収容室
２１４…第４の端子収容室
２１５…第５の端子収容室
２３０…収容室
２４２…周囲壁
２４３…周囲壁
２４４…第１の側面隔壁
２４８…第２の側面隔壁
ＣＬ１…先端側
Ｗ１…幅
Ｌ１…距離
Ｗ２…幅
Ｌ２…距離
Ｌ４…距離
ＰＬ…長尺方向
ＱＬ…幅方向
ＴＬ…厚さ方向
ＷＬ…幅方向
ＣＬ…軸線方向
ＰＬ１…当接部先端側
ＱＬ１…第１の幅方向
ＴＬ１…第１の厚さ方向
ＷＬ１…第１の幅方向
ＷＬ２…第２の幅方向
ＴＬ２…第２の厚さ方向
ＣＬ２…後端側
ＰＬ２…当接部後端側
ＱＬ２…第２の幅方向

Claims

軸線方向に沿って延びる板状の検出素子であり、表面の一部を構成する互いに対向する第１の主面および第２の主面と、前記軸線方向に沿って延び、前記表面の一部を構成する互いに対向する第１の側面および第２の側面と、前記第１と第２の主面の少なくともいずれか一方の主面に配置された複数の電極端子部と、を有する検出素子と、
前記複数の電極端子部に対応して設けられ、対応する前記電極端子部と電気的に接続される複数の端子部材であって、前記軸線方向に沿って延びる長尺形状のフレーム本体部と、前記電極端子部に弾性接触する素子当接部と、前記フレーム本体部と前記素子当接部とを接続し、折り返された折り返し部と、をそれぞれ備える複数の端子部材と、
前記検出素子のうち前記複数の電極端子部が配置された部分、および、前記素子当接部を取り囲むセパレータと、を備えるセンサであって、
前記第１の主面と前記第２の主面とが対向する方向を前記検出素子の厚さ方向とし、前記第１の側面と前記第２の側面とが対向する方向を前記検出素子の幅方向としたときに、
前記複数の電極端子部のうちの２以上の前記電極端子部は、前記幅方向に沿って配置され、
前記複数の端子部材のそれぞれの前記素子当接部は、前記折り返し部から前記電極端子部と接触する接触部までの間に、前記幅方向内側に向かって屈曲する屈曲部を有し、
前記複数の端子部材のうち、前記幅方向に隣り合う２つの端子部材において、
前記接触部間の前記幅方向の距離は、前記フレーム本体部間の前記幅方向の距離よりも小さい、ことを特徴とするセンサ。
請求項１に記載のセンサであって、
前記幅方向に隣り合う２つの端子部材がそれぞれ備える前記フレーム本体部の間には、絶縁性の隔壁が配置されている、ことを特徴とするセンサ。
請求項１又は請求項２に記載のセンサであって、
前記フレーム本体部の側面のうち前記幅方向内側に位置する内側面は、前記検出素子よりも前記幅方向外側に位置する、ことを特徴とするセンサ。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のセンサであって、
前記接触部の幅は、前記折り返し部の幅よりも狭い、ことを特徴とするセンサ。
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のセンサであって、
複数の前記フレーム本体部のうちの２つは、前記検出素子の前記厚さ方向両側を挟んで対向する位置に配置された一対のフレーム本体部であり、さらに、
前記一対のフレーム本体部の間に位置すると共に、前記検出素子の前記第１の側面と対向する絶縁性の側面隔壁を有し、
前記側面隔壁は、前記一対のフレーム本体部のうち、前記幅方向外側に位置するそれぞれの外側面よりも前記幅方向内側に位置する、ことを特徴とするセンサ。
軸線方向に沿って延びる検出素子が備える電極端子部と電気的に接続される端子部材であって、
前記軸線方向に沿って延びる長尺形状のフレーム本体部と、
前記電極端子部に弾性接触する素子当接部であって、前記軸線方向に直交する方向である厚さ方向において、少なくとも一部が前記フレーム本体部と対向する素子当接部と、
前記フレーム本体部と前記素子当接部とを接続し、折り返された折り返し部と、を備え、
前記軸線方向および前記厚さ方向に直交する方向を前記端子部材の幅方向としたときに、前記素子当接部は、前記折り返し部から前記電極端子部と接触する接触部までの間に、前記幅方向に屈曲する屈曲部を有する、ことを特徴とする端子部材。
請求項６に記載の端子部材であって、
前記接触部の幅は、前記折り返し部の幅よりも狭い、ことを特徴とする端子部材。