JP6245068B2 - Gas sensor - Google Patents

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Description

本発明は、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサに係り、ガスセンサ素子を加熱するヒータの把持構造に関するするものである。   The present invention relates to a gas sensor that detects the concentration of a specific gas component in a gas to be measured, and relates to a heater holding structure that heats a gas sensor element.

従来、自動車エンジン等の内燃機関の燃焼排気流路に、燃焼排気中に含まれる酸素等の特定ガス成分の濃度を検知するガスセンサを配設して、検知された特定ガス成分の濃度によって空燃比制御や排気処理触媒の温度制御等を行っている。   Conventionally, a gas sensor for detecting the concentration of a specific gas component such as oxygen contained in combustion exhaust gas has been provided in a combustion exhaust passage of an internal combustion engine such as an automobile engine, and the air-fuel ratio is determined by the detected concentration of the specific gas component. Control and temperature control of exhaust treatment catalyst are performed.

このようなガスセンサとして、ジルコニア等の酸素イオン伝導性を有する固体電解質材料を有底筒状に形成した固体電解質基体と、その外周面側において被測定ガスに接する測定電極層と、その内周面側において基準ガスとして導入された大気に接する基準電極層とからなるいわゆるコップ型の検出素子を具備し、被測定ガス中の酸素濃度と基準ガス中の酸素濃度との差によって両電極間に発生する電位差を検出して被測定ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサや、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出することで混合気の空燃比を測定する空燃比センサが広く用いられている。   As such a gas sensor, a solid electrolyte substrate in which a solid electrolyte material having oxygen ion conductivity such as zirconia is formed in a bottomed cylindrical shape, a measurement electrode layer in contact with a gas to be measured on its outer peripheral surface side, and an inner peripheral surface thereof It has a so-called cup-shaped detection element consisting of a reference electrode layer in contact with the atmosphere introduced as a reference gas on the side, and is generated between both electrodes due to the difference between the oxygen concentration in the measured gas and the oxygen concentration in the reference gas Oxygen sensors that measure the oxygen concentration in the gas to be measured by detecting the potential difference to be measured, and air-fuel ratio sensors that measure the air-fuel ratio of the gas mixture by detecting the concentration of the specific gas component in the gas to be measured are widely used. ing.

このようなガスセンサでは、早期の活性化を図るために、通電により発熱するヒータが内蔵されており、ヒータの中心軸と、固体電解質体の中心軸とが一致し、ヒータの先端が固体電解質体の底部に当接するように保持されている。
特許文献１には、棒状若しくは断面矩形状で軸方向に伸びるヒータを有底筒状に形成した固体電解質体内において軸方向の移動が可能な状態で保持すべく、側面の一部が切り欠かれた断面Ｃ字形に形成した把持部を有するヒータ把持部を備えたガスセンサが開示されている（特許文献１図４参照）。
特許文献１にあるようなヒータ把持部では、ヒータが軸方向に移動可能とすることで、固体電解質体の底部に当接したときに、素子割れを起こりがたくしている。 Such a gas sensor has a built-in heater that generates heat when energized in order to achieve early activation. The central axis of the heater coincides with the central axis of the solid electrolyte body, and the tip of the heater is the solid electrolyte body. It is hold | maintained so that it may contact | abut to the bottom part.
In Patent Document 1, a part of a side surface is notched so as to hold a rod-shaped or rectangular-shaped heater extending in the axial direction in a state where it can move in the axial direction in a solid electrolyte body formed in a bottomed cylindrical shape. A gas sensor including a heater gripping portion having a gripping portion formed in a C-shaped cross section is disclosed (see Patent Document 1 and FIG. 4).
In the heater gripping portion as disclosed in Patent Document 1, the heater is movable in the axial direction, so that it is difficult to cause element cracking when contacting the bottom of the solid electrolyte body.

特開２００１−３０５０９８号公報JP 2001-305098 A

ところが、特許文献１のように、ヒータ把持部がヒータを外周方向から押圧することによって把持した状態では、ヒータ把持部は、軸方向に水平に保持使用とする力が作用し、ヒータに軸方向の傾きが生じた場合には、ヒータ把持部によって保持されている部分に曲げストレスが生じることになる。   However, as in Patent Document 1, in the state where the heater gripping part is gripped by pressing the heater from the outer peripheral direction, the heater gripping part is applied with a force for holding in the axial direction horizontally, and the heater is axially operated. When this inclination occurs, bending stress is generated in the portion held by the heater gripping portion.

そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、ヒータへの曲げストレスが生じ難いヒータ把持部を設けると共に、ヒータの導通を図る接点荷重と、ヒータを把持する把持荷重とが作用する方向を一致させ、外部からの振動に対する接点導通に対する信頼性の高いガスセンサを提供することを目的とする。   Therefore, in view of such a situation, the present invention provides a heater gripping portion that is unlikely to cause bending stress to the heater, and matches the contact load for conducting the heater and the direction in which the grip load for gripping the heater acts, An object of the present invention is to provide a highly reliable gas sensor for contact conduction with respect to external vibration.

本発明のガスセンサは、被測定ガス中の特定成分を検出するガスセンサであって、少なくとも、特定のイオンに対して伝導性を有する固体電解質層（４００）と、基準ガスに接する基準電極層（４０１）と被測定ガスに接する測定電極層（４０２）とからなるセンサ素子検出部（４０）を含み、有底筒状に形成したガスセンサ素子（４）と、軸方向に伸びる断面矩形に形成され、前記ガスセンサ素子（４）を加熱するヒータ（５）と、前記ガスセンサ素子（４）の内側で前記基準電極層（４０１）との導通を図るプラス導通部（１１）と、前記ヒータ（５）を把持するヒータ把持部（１０）を有するプラス端子金具（１）と、前記ヒータ（５）と外部との通電を図るヒータ端子金具（２）と、前記測定電極層（４０２）と外部との導通を図るマイナス端子導通部（３０）を有するマイナス端子金具（３）と、前記プラス端子金具（１）と、前記ヒータ端子金具（２）と、前記マイナス端子金具（３）との絶縁を図る絶縁体（８０）と、前記検出部（４０）を被測定ガス中に固定する筒状のハウジング（６）と、を具備し、前記ヒータ把持部（１０）が、前記ヒータ（５）の長辺側平面を両側から弾性的に押圧する把持部当接面（１０２）を具備し、前記ヒータ（５）の断面長手方向への移動を許容するように把持し、前記ヒータ端子金具（２）が、前記ヒータ（５）の基端側で長辺側平面の両面に設けた一対のヒータ電極（５２）を両側から弾性的に押圧する導通当接面（２０）を具備し、
前記把持部（１０）を構成する弾性部材のＮ／ｍｍ単位で表したバネ定数をＫ １０ とし、前記ヒータのｇ単位で表した質量をＭとしたとき、
Ｋ １０ ／Ｍ≧１６０ （単位は１／ｓ ２ ）
の関係を満たすことを特徴とする。 The gas sensor of the present invention is a gas sensor for detecting a specific component in a gas to be measured, and includes at least a solid electrolyte layer (400) having conductivity with respect to specific ions and a reference electrode layer (401) in contact with a reference gas. ) And the measurement electrode layer (402) in contact with the gas to be measured, the gas sensor element (4) formed in a bottomed cylindrical shape, and a cross-sectional rectangle extending in the axial direction, A heater (5) for heating the gas sensor element (4), a plus conduction part (11) for conducting electrical connection with the reference electrode layer (401) inside the gas sensor element (4), and the heater (5). A positive terminal fitting (1) having a heater gripping part (10) for gripping, a heater terminal fitting (2) for energizing the heater (5) and the outside, and a conduction between the measuring electrode layer (402) and the outside Plan An insulator (3) having a negative terminal conducting portion (30), the positive terminal fitting (1), the heater terminal fitting (2), and an insulator for insulating the minus terminal fitting (3) 80) and a cylindrical housing (6) for fixing the detection section (40) in the gas to be measured, and the heater gripping section (10) is a long side plane of the heater (5). Gripping portion abutment surface (102) that elastically presses from both sides, grips the heater (5) so as to allow movement in the longitudinal direction of the cross section, and the heater terminal fitting (2) A conductive contact surface (20) for elastically pressing a pair of heater electrodes (52) provided on both sides of the long side plane on the base end side of the heater (5) from both sides ;
The spring constant expressed in N / mm units of the elastic members constituting the gripping portion (10) and K 10, when a mass, expressed in g units of the heater was set to M,
K 10 / M ≧ 160 (unit is 1 / s 2 )
It is characterized by satisfying the relationship .

前記ヒータ把持部（１０）が、前記ヒータ（５）の断面長手方向への移動を許容することによって、前記ヒータ（５）が前記ガスセンサ素子（４）の軸方向に対して傾きを生じた場合であっても、前記ヒータ（５）が前記ヒータ把持部（１０）から曲げストレスを受けることがなく、冷熱ストレスに晒されたときに前記ヒータ（５）の割れを回避することができる。
また、前記ヒータ把持部（１０）が前記ヒータ（５）の両側から押圧する荷重方向と前記導通当接面（２０）が前記ヒータ（５）の両側から押圧する荷重方向とが一致するので、前記ヒータ（５）の断面短手方向には傾きを生じることなく安定して支持することができる。 When the heater (5) is inclined with respect to the axial direction of the gas sensor element (4) by allowing the heater grip (10) to move in the longitudinal direction of the cross section of the heater (5) Even so, the heater (5) is not subjected to bending stress from the heater gripping portion (10), and cracking of the heater (5) can be avoided when exposed to cold stress.
Further, since the load direction in which the heater gripping part (10) presses from both sides of the heater (5) and the load direction in which the conduction contact surface (20) presses from both sides of the heater (5) coincide, The heater (5) can be stably supported without causing an inclination in the cross-sectional short direction.

本発明のガスセンサの全体概要を示す縦断面図The longitudinal cross-sectional view which shows the whole outline | summary of the gas sensor of this invention 図１Ａ中Ｂ−Ｂに沿った要部横断面図Cross-sectional view of main parts along BB in FIG. 1A 本発明のガスセンサの要部であるプラス端子金具の概要を示す側面図The side view which shows the outline | summary of the plus terminal metal fitting which is the principal part of the gas sensor of this invention 図２Ａ中Ｂ−Ｂに沿った断面図Sectional drawing along BB in FIG. 2A 図２Ａ中Ｃ−Ｃに沿った断面図Sectional drawing along CC in FIG. 2A 図２Ａ中Ｄ−Ｄに沿った断面図Sectional drawing along DD in FIG. 2A 図１Ａのプラス端子金具の斜視図1A perspective view of the plus terminal fitting 本発明のガスセンサに用いられるヒータ通電端子金具の概要を示す斜視図The perspective view which shows the outline | summary of the heater energization terminal metal fitting used for the gas sensor of this invention 図３Ａのヒータ通電端子金具の組み付け状態を示す横断面図Cross-sectional view showing the assembled state of the heater energizing terminal fitting of FIG. 3A 本発明のガスセンサに用いられるマイナス端子金具の概要を示す側面図The side view which shows the outline | summary of the minus terminal metal fitting used for the gas sensor of this invention 図４Ａ中Ｂ−Ｂに沿った横断面図Cross-sectional view along BB in FIG. 4A 本発明のガスセンサに用いられるヒータの概要を示す展開斜視図The expansion | deployment perspective view which shows the outline | summary of the heater used for the gas sensor of this invention 本発明の効果を説明するための模式図Schematic diagram for explaining the effect of the present invention 比較例と共に本発明の効果を示す特性図A characteristic diagram showing the effect of the present invention together with a comparative example 本発明の要部であるヒータ把持部の変形例を示す横断面図The cross-sectional view which shows the modification of the heater holding part which is the principal part of this invention 図７Ａのヒータ把持部の組み付け状態を示す横断面図7A is a cross-sectional view showing the assembled state of the heater gripping portion of FIG. 7A 本発明の要部であるヒータ把持部の他の変形例を示す横断面図Cross-sectional view showing another modification of the heater gripping part, which is the main part of the present invention 図８Ａのヒータ把持部の組み付け状態を示す横断面図8A is a cross-sectional view showing the assembled state of the heater gripping part of FIG. 8A

図１Ａ、図１Ｂを参照して、本発明の実施形態におけるガスセンサＧＳの概要について説明する。
ガスセンサＧＳは、被測定ガス中の特定成分を検出するガスセンサである。
ガスセンサＧＳは、少なくとも、特定のイオンに対して伝導性を有する固体電解質層４００と、基準ガスに接する基準電極層４０１と被測定ガスに接する測定電極層４０２とからなるセンサ素子検出部４０を含み、有底筒状に形成したガスセンサ素子４と、軸方向に伸びる断面矩形に形成され、ガスセンサ素子４を加熱するヒータ５と、ガスセンサ素子４の内側で基準電極層４０１との導通を図るプラス導通部１１と、前記ヒータ５を把持するヒータ把持部１０を有するプラス端子金具１と、ヒータ５と外部との通電を図るヒータ端子金具２と、検出部４０を被測定ガス中に固定する筒状のハウジング６と、を具備する。
ヒータ把持部１０が、ヒータ５の長辺側平面を両側から弾性的に押圧する把持部当接面１０２を具備し、ヒータ５の断面長手方向への移動を許容するように把持し、ヒータ端子金具２が、ヒータ５の基端側で長辺側平面の両面に設けた一対のヒータ電極５２を両側から弾性的に押圧する導通当接面２０とすることを特徴とする。 With reference to FIG. 1A and FIG. 1B, the outline | summary of the gas sensor GS in embodiment of this invention is demonstrated.
The gas sensor GS is a gas sensor that detects a specific component in the gas to be measured.
The gas sensor GS includes at least a sensor element detection unit 40 including a solid electrolyte layer 400 having conductivity with respect to specific ions, a reference electrode layer 401 in contact with a reference gas, and a measurement electrode layer 402 in contact with a measurement gas. The gas sensor element 4 formed in a bottomed cylindrical shape, the heater 5 that heats the gas sensor element 4 formed in a rectangular cross section extending in the axial direction, and the positive continuity that conducts the reference electrode layer 401 inside the gas sensor element 4 Part 11, plus terminal fitting 1 having a heater holding part 10 for holding the heater 5, heater terminal fitting 2 for energizing the heater 5 and the outside, and a cylindrical shape for fixing the detection part 40 in the gas to be measured Housing 6.
The heater gripping portion 10 includes a gripping portion contact surface 102 that elastically presses the long side plane of the heater 5 from both sides, and grips the heater 5 so as to allow movement in the longitudinal direction of the cross section of the heater 5. The metal fitting 2 is characterized by a conductive contact surface 20 that elastically presses a pair of heater electrodes 52 provided on both sides of the long side plane on the base end side of the heater 5 from both sides.

ヒータ把持部１０が、ヒータ５の断面長手方向への移動を許容することによって、ヒータ５がガスセンサ素子４の軸方向に対して傾きを生じた場合であっても、ヒータ５がヒータ把持部１０から曲げストレスを受けることがなく、冷熱ストレスに晒されたときにヒータ５の割れを回避することができる。
また、ヒータ把持部１０が、ヒータ５の両側から押圧する荷重方向と導通当接面２０がヒータ５の両側から押圧する荷重方向とが一致するので、ヒータ５の断面短手方向には、ヒータ５の中心軸に傾きを生じることなく安定して支持することができる。 Even if the heater 5 tilts with respect to the axial direction of the gas sensor element 4 by allowing the heater gripping portion 10 to move in the longitudinal direction of the cross section of the heater 5, the heater 5 is not in contact with the heater gripping portion 10. Therefore, it is possible to avoid cracking of the heater 5 when exposed to the thermal stress.
Further, since the load direction in which the heater gripping portion 10 presses from both sides of the heater 5 and the load direction in which the conduction contact surface 20 presses from both sides of the heater 5 coincide, 5 can be stably supported without causing an inclination in the central axis.

本発明におけるガスセンサ素子４は、いわゆるコップ型のガスセンサ素子で、酸素イオン伝導体であるジルコニア等の特定のイオンに対して伝導性を有する固体電解質材料が用いられ、有底筒状に形成されている。
なお、以下の実施形態においては、このようなガスセンサとして典型的な酸素センサを例として説明するが、本発明は、酸素センサに限定するものではない。
電極の構造や固体電解質の種類、制御方法等を変えることにより、空燃比の検出やＮＯｘの検出を行ったりすることもできる。 The gas sensor element 4 in the present invention is a so-called cup-type gas sensor element, which is made of a solid electrolyte material having conductivity with respect to specific ions such as zirconia which is an oxygen ion conductor, and is formed in a bottomed cylindrical shape. Yes.
In the following embodiments, a typical oxygen sensor will be described as an example of such a gas sensor, but the present invention is not limited to the oxygen sensor.
By changing the structure of the electrode, the type of solid electrolyte, the control method, etc., it is possible to detect the air-fuel ratio or NOx.

ガスセンサ素子４の先端側には、センサ素子検出部４０が形成され、中腹には径大となる拡径部４１が形成され、基端側には、外部との接続を図る素子基端部４２が形成されている。
素子検出部４０は、固体電解質層４００と、固体電解質層４００の内側表面に形成され、基準ガスとして導入された大気に接する基準電極層４０１と、固体電解質層４００の外側表面に形成され、被測定ガスに接する測定電極層４０２とによって構成されている。
素子拡径部４１は、径大となるように鍔状に張り出し、筒状のハウジング６内に所定の封止手段７等を介して固定されている。
素子基端部４の内側には、基準電極４０１に接続すると共にガスセンサ素子４の内側でヒータ５を把持するプラス端子金具１が設けられ、外側には測定電極層４０２に接続するマイナス端子金具２が設けられている。 A sensor element detection unit 40 is formed at the distal end side of the gas sensor element 4, an enlarged diameter portion 41 having a large diameter is formed at the middle, and an element proximal end portion 42 for connection to the outside at the proximal end side. Is formed.
The element detection unit 40 is formed on the solid electrolyte layer 400, the inner surface of the solid electrolyte layer 400, the reference electrode layer 401 in contact with the atmosphere introduced as the reference gas, and the outer surface of the solid electrolyte layer 400. The measurement electrode layer 402 is in contact with the measurement gas.
The element enlarged-diameter portion 41 projects in a bowl shape so as to have a large diameter, and is fixed inside the cylindrical housing 6 via a predetermined sealing means 7 or the like.
On the inner side of the element base end portion 4, there is provided a plus terminal fitting 1 that is connected to the reference electrode 401 and holds the heater 5 inside the gas sensor element 4, and on the outside is a minus terminal fitting 2 that is connected to the measurement electrode layer 402. Is provided.

図１Ａ、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｅを参照して、本発明の要部であるプラス端子金具１について説明する。
プラス端子金具１は、弾性と電気伝導性に優れた金属材料によって形成されている。
プラス端子金具１の先端には、ヒータ５を保持するヒータ把持部１０が形成され、その基端側には、基準電極４０１に接続するプラス端子導通部１１が形成され、さらにその基端側には、平板状で軸方向に伸びるプラス端子中継部１２が形成され、さらにその基端側には、外部との接続を図るプラス信号線１４との導通を図るプラス端子圧着部１３が形成されている。 With reference to FIG. 1A, FIG. 2A, FIG. 2B, FIG. 2C, FIG. 2D, and FIG. 2E, the plus terminal metal fitting 1 which is the principal part of this invention is demonstrated.
The plus terminal fitting 1 is formed of a metal material having excellent elasticity and electrical conductivity.
A heater holding portion 10 that holds the heater 5 is formed at the distal end of the plus terminal fitting 1, and a plus terminal conducting portion 11 that is connected to the reference electrode 401 is formed on the proximal end side, and further on the proximal end side. Is formed with a flat terminal and a positive terminal relay part 12 extending in the axial direction, and further, on the base end side thereof, a positive terminal crimping part 13 for connecting with a positive signal line 14 for connection to the outside is formed. Yes.

本実施形態におけるヒータ把持部１０は、平板状の基部１００の両側が折り曲げられ、ヒータ５の把持方向に向かって付勢する屈曲部１０１が形成され、さらにその先に、ヒータ５の把持方向に向かって凸となるように所定のホルダ半径Ｒを設けて湾曲する当接部１０２が形成され、当接部１０２の両端は、一定方向に向かって広がる開口端１０３を具備し、いわゆる三角クリップ状に形成されている。
ヒータ把持部１０の基部１００と断面矩形のヒータ５の側面との間には、ヒータ把持部側面方向クリアランスＣＬが設けられており、一定程度、ヒータ把持部１０においてヒータ５が径方向に移動できるようなスペースが確保されている。 In the heater gripping portion 10 in this embodiment, both sides of the flat base portion 100 are bent to form a bent portion 101 that urges toward the gripping direction of the heater 5, and further to the gripping direction of the heater 5. A curved contact portion 102 is formed with a predetermined holder radius R so as to be convex, and both ends of the contact portion 102 have open ends 103 that extend in a certain direction, so-called triangular clip shapes. Is formed.
A heater grip side surface clearance CL is provided between the base 100 of the heater grip 10 and the side surface of the heater 5 having a rectangular cross section, and the heater 5 can move in the radial direction in the heater grip 10 to a certain extent. Such a space is secured.

また、ヒータ把持部１０のバネ定数Ｋ１０（Ｎ／ｍｍ）は、ヒータ５の質量Ｍ（ｇ）としたとき、Ｋ１０／Ｍ≧１６０（単位は１／ｓ２）の関係を満たすように設定してある。
ヒータ把持部１０のバネ定数Ｋ１０を所定の範囲以上に設定することで、外部からの振動に対して、共振することがないので、ヒータ５を安定して保持できる。
加えて、曲げストレスを生じたときに、径方向にヒータ５が移動することで、曲げストレスが緩和されヒータ５の割れを回避できる。 Further, the spring constant K 10 (N / mm) of the heater gripping portion 10 satisfies the relationship of K 10 / M ≧ 160 (unit is 1 / s 2 ) when the mass M (g) of the heater 5 is satisfied. It is set.
By setting the spring constant K 10 of the heater supporting portion 10 over a predetermined range, the relative vibration from the outside, is not resonating, it can hold the heater 5 stably.
In addition, when bending stress is generated, the heater 5 moves in the radial direction, so that bending stress is alleviated and cracking of the heater 5 can be avoided.

プラス端子導通部１１は、環状に折り曲げた平板の一部を切り欠いた断面Ｃ字形をしており、内側から外側に向かって押圧力を発生するように付勢されている。
ガスセンサ素子基端部４２の内側に組み付ける際には、プラス端子導通部１１を縮径した状態で素子基端部４２に装着する。
圧着部１３は、両側に張り出す舌片を内側に倒れ込ませるようにして、外部との接続を図るプラス信号線１４の芯線１４０を圧着する。 The positive terminal conducting portion 11 has a C-shaped cross-section in which a part of a flat plate bent in an annular shape is cut out, and is urged so as to generate a pressing force from the inside toward the outside.
When assembling inside the gas sensor element base end portion 42, the plus terminal conducting portion 11 is attached to the element base end portion 42 with the diameter reduced.
The crimping part 13 crimps the core wire 140 of the plus signal line 14 for connection to the outside so that the tongue pieces projecting on both sides fall down inward.

図１Ａ、図３Ａ、図３Ｂを参照してヒータ端子金具２について説明する。
ヒータ端子金具２は、弾性と電気伝導性に優れた平板状の金属材料を用いて形成され、ヒータ５の基端側に引き出された一対のヒータ電極５２と外部の電源との接続を図る一対のヒータ通電線２４との接続を図る。
ヒータ端子金具２は、導通当接面であるヒータ端子当接部２０、ヒータ端子屈曲部２１、ヒータ端子基部２２、ヒータ端子圧着部２３によって構成されている。 The heater terminal fitting 2 will be described with reference to FIGS. 1A, 3A, and 3B.
The heater terminal fitting 2 is formed by using a flat metal material having excellent elasticity and electric conductivity, and a pair of heater electrodes 52 drawn to the base end side of the heater 5 and a pair of external power sources are connected. Connection with the heater energization line 24 of the above.
The heater terminal fitting 2 is composed of a heater terminal contact portion 20 that is a conductive contact surface, a heater terminal bent portion 21, a heater terminal base portion 22, and a heater terminal crimping portion 23.

ヒータ端子基部２２は、軸方向に伸びる平板状に形成されている。
ヒータ端子屈曲部２１は、ヒータ端子基部２２の先端側を基端側に向かって折り返して形成されている。
ヒータ端子屈曲部２１は、その先端側に設けたヒータ端子当接部２０をヒータ５の表面に設けたヒータ電極５２側に向かって付勢する。 The heater terminal base 22 is formed in a flat plate shape extending in the axial direction.
The heater terminal bent portion 21 is formed by folding the distal end side of the heater terminal base portion 22 toward the proximal end side.
The heater terminal bent portion 21 urges the heater terminal abutting portion 20 provided on the distal end side thereof toward the heater electrode 52 provided on the surface of the heater 5.

ヒータ端子当接部２０はヒータ電極５２に弾性的に当接して導通を図っている。
ヒータ端子圧着部２３は、ヒータ端子基部２２の基端側に設けられ、導通線２４の芯線２４０を圧着固定する。
ヒータ５の短辺側の先端側面が、ガスセンサ素子４の内周壁に当接されたときに、ヒータ５が軸方向に対して斜めに保持されることになるが、ヒータ端子当接面２０がヒータ電極５２に向かって凸となるように湾曲する球面状に形成されているので、ヒータ５が如何なる角度で傾いても、常に一点で接触し、一定の接点荷重Ｆを維持することが可能となり、確実な導通を確保できる。 The heater terminal contact portion 20 is elastically contacted with the heater electrode 52 to achieve conduction.
The heater terminal crimping portion 23 is provided on the proximal end side of the heater terminal base portion 22 and crimps and fixes the core wire 240 of the conducting wire 24.
When the tip side surface on the short side of the heater 5 is in contact with the inner peripheral wall of the gas sensor element 4, the heater 5 is held obliquely with respect to the axial direction. Since it is formed in a spherical shape that curves so as to be convex toward the heater electrode 52, it is possible to always contact at one point and maintain a constant contact load F regardless of the angle at which the heater 5 is inclined. Secure conduction can be ensured.

さらに、単位をＮ／ｍｍで表したプラス端子金具１のバネ定数Ｋ１（＝ヒータ把持部１０のバネ定数Ｋ１０）と、ヒータ端子金具２のバネ定数Ｋ２との総合バネ定数ＫＴ（＝Ｋ１＋Ｋ２）（Ｎ／ｍｍ）としたとき、ＫＴ／Ｍ≧１６０（単位は１／ｓ２）以上に設定されており、総合的な固有振動数ｆが、２ｋＨｚ以上となるため、ヒータ５が外部からの振動に共振して移動することがない。 Further, the spring constant K 1 of the positive terminal fitting 1 showing the units N / mm (= spring constant K 10 of the heater supporting portion 10), overall spring constant K T of the spring constant K 2 of the heater terminal fittings 2 ( = K 1 + K 2 ) (N / mm), K T / M ≧ 160 (unit is 1 / s 2 ) or more and the total natural frequency f is 2 kHz or more. The heater 5 does not move in resonance with external vibration.

図１Ａ、図４Ａ、図４Ｂを参照して、マイナス端子金具３について説明する。
マイナス接点金具３は、弾性と電気伝導性に優れた平板状の金属材料を用いて形成され、ガスセンサ素子４の基端部４２に設けられ、測定電極層４０２と外部との接続を図るマイナス信号線３４との接続を図る。
マイナス接点金具３は、マイナス端子導通部３０と、マイナス端子基部３１とマイナス端子圧着部３３とによって構成されている。
マイナス端子導通部３０は、平板状の弾性部材をガスセンサ素子４の基端部４２の外径よりも僅かに小さい径の環状に折り曲げて一部を切り欠いた断面Ｃ字形に形成され、中心に向かって押圧力を発生するように付勢されている。
マイナス端子圧着部３２には、マイナス信線３４の芯線３４０が圧着されている。 With reference to FIG. 1A, FIG. 4A, and FIG. 4B, the minus terminal metal fitting 3 is demonstrated.
The negative contact fitting 3 is formed using a flat metal material having excellent elasticity and electrical conductivity, and is provided at the base end portion 42 of the gas sensor element 4, and is a negative signal for connecting the measurement electrode layer 402 to the outside. Connection with line 34 is attempted.
The negative contact metal fitting 3 includes a negative terminal conducting portion 30, a negative terminal base portion 31, and a negative terminal crimping portion 33.
The negative terminal conducting portion 30 is formed in a C-shaped cross section in which a flat elastic member is bent into an annular shape having a diameter slightly smaller than the outer diameter of the base end portion 42 of the gas sensor element 4 and a part thereof is cut out. It is energized so as to generate a pressing force.
A core wire 340 of the negative wire 34 is crimped to the negative terminal crimping portion 32.

図１Ａ、図１Ｂ、図５を参照してヒータ５について説明する。
ヒータ５は、いわゆる積層型のセラミックヒータであり、断面矩形で軸方向に伸びる長尺平板状に形成されている。
ヒータ５は、アルミナ等の絶縁材料からなり平板状に形成した絶縁層５０と、その内側に埋設され、タングステン、モリブデンシリサイト、ルテニウム等の公知の抵抗発熱体材料からなり通電により発熱する発熱体５１と、発熱体５１と外部との接続を図るヒータ電極５２と、発熱体５１とヒータ電極５２との導通を図るリード部５２０、ビア電極５２１とによって構成されている。
ヒータ５は、プラス端子金具１の先端に設けたヒータ把持部１０によって長辺側平面を両側から弾性的に押圧され保持され、基端側において、両側から一対のヒータ端子２によって弾性的に挟持されている。
このため、ヒータ把持部１０の荷重方向と、ヒータ端子２の荷重方向とが一致し、ヒータ５に対する曲げストレスを緩和できる。 The heater 5 will be described with reference to FIGS. 1A, 1B, and 5.
The heater 5 is a so-called multilayer ceramic heater and is formed in a long flat plate shape having a rectangular cross section and extending in the axial direction.
The heater 5 is an insulating layer 50 made of an insulating material such as alumina and formed in a flat plate shape, and a heating element that is embedded inside and is made of a known resistance heating element material such as tungsten, molybdenum silicite, ruthenium, etc., and generates heat when energized. 51, a heater electrode 52 for connecting the heating element 51 to the outside, a lead portion 520 for connecting the heating element 51 and the heater electrode 52, and a via electrode 521.
The heater 5 is elastically pressed and held from both sides by the heater gripping portion 10 provided at the tip of the plus terminal fitting 1, and is elastically held by the pair of heater terminals 2 from both sides on the base end side. Has been.
For this reason, the load direction of the heater holding part 10 and the load direction of the heater terminal 2 coincide, and the bending stress with respect to the heater 5 can be relieved.

図１Ａを参照して、ハウジング６について説明する。
ハウジング６は、ステンレス等の公知の金属材料を用いて筒状に形成され、内側にガスセンサ素子４を保持し、被測定ガス流路の所定位置にガスセンサ素子４の検出部４０を固定する。
ハウジング６は、ガスセンサ素子４を収容するハウジング基部６０と、ガスセンサ素子４の拡径部４１を係止固定する素子係止部６１と、ハウジング６の基端側を覆うケーシング８６を固定するためのボス部６２と、ガスセンサ素子４をかしめ固定する素子加締め部６３と、被測定ガスを導入する空間を形成する筒状部６４と被測定ガス流路に固定するためのネジ部６５と、ネジ部６５を締め付けるための六角部６０と、素子検出部４０を覆うカバー体９を固定する カバー体加締め部６７とによって構成されている。 The housing 6 will be described with reference to FIG. 1A.
The housing 6 is formed in a cylindrical shape using a known metal material such as stainless steel, holds the gas sensor element 4 inside, and fixes the detection unit 40 of the gas sensor element 4 at a predetermined position of the gas flow path to be measured.
The housing 6 is for fixing a housing base 60 that houses the gas sensor element 4, an element locking portion 61 that locks and fixes the enlarged diameter portion 41 of the gas sensor element 4, and a casing 86 that covers the base end side of the housing 6. A boss portion 62, an element crimping portion 63 for caulking and fixing the gas sensor element 4, a cylindrical portion 64 for forming a space for introducing the gas to be measured, a screw portion 65 for fixing to the gas flow path to be measured, a screw A hexagonal portion 60 for tightening the portion 65 and a cover body crimping portion 67 for fixing the cover body 9 covering the element detecting portion 40 are configured.

ハウジング６とガスセンサ素子４との間には、封止手段７が設けられ、両者の気密性を確保している。
封止手段７は、拡径部４１と素子係止部６１との間に介装する金属製のシールリング７０と、拡径部４１と加締め部６３との間に介装され、タルク等の公知の粉末充填部材からなり筒状に形成した充填粉末部７１と、アルミナ等からなり、充填粉末部７１を押圧する筒状絶縁体７２と、金属製のシールリング７３とによって構成されている。 A sealing means 7 is provided between the housing 6 and the gas sensor element 4 to ensure the airtightness of both.
The sealing means 7 is interposed between a metal seal ring 70 interposed between the enlarged diameter portion 41 and the element locking portion 61, and between the enlarged diameter portion 41 and the caulking portion 63, such as talc. A known powder filling member is used to form a cylindrical filling powder portion 71, which is made of alumina or the like, a cylindrical insulator 72 that presses the filling powder portion 71, and a metal seal ring 73. .

図１Ａを参照して基端側固定手段８について説明する。基端側固定手段８は、この手のガスセンサにおいて慣用されているもので、上述の、プラス端子金具１、ヒータ端子金具２、マイナス端子金具３、プラス信号線１４、一対のヒータ通電線２４、マイナス信号線３４を絶縁状態で保持し、外部からの水分の侵入は阻止し、基準ガスとしての大気の導入は許容するように、ガスセンサＧＳの基端側を固定するものである。
基端側固定手段８は、アルミナ等の公知の絶縁材料からなる端子金具保持用絶縁体８０と、端子金具保持用絶縁体８０を弾性的に保持する絶縁体保持部８１と、フッ素繊維等からなり大気は導入し水分は遮断する公知の撥水フィルタ８２と、大気を導入するための大気導入孔８３と、基端側を封止する公知の耐熱ゴム等からなる封止ゴム８４、封止ゴム８４をかしめ固定するケーシング加締め部８５と、ステンレス等の金属製で、ハウジング６の基端側を覆う基端側封止用ケーシング８６とによって構成されている。 The proximal-side fixing means 8 will be described with reference to FIG. 1A. The proximal-side fixing means 8 is commonly used in this type of gas sensor. The above-described plus terminal fitting 1, heater terminal fitting 2, minus terminal fitting 3, plus signal line 14, a pair of heater energizing wires 24, The base end side of the gas sensor GS is fixed so that the negative signal line 34 is held in an insulated state, the entry of moisture from the outside is prevented, and the introduction of the atmosphere as a reference gas is allowed.
The proximal-side fixing means 8 includes a terminal fitting holding insulator 80 made of a known insulating material such as alumina, an insulator holding portion 81 that elastically holds the terminal fitting holding insulator 80, and a fluorine fiber. A known water repellent filter 82 for introducing the atmosphere and blocking moisture, an atmosphere introduction hole 83 for introducing the atmosphere, a sealing rubber 84 made of a known heat-resistant rubber for sealing the base end side, and the like The casing caulking portion 85 for caulking and fixing the rubber 84 and a base end side sealing casing 86 made of metal such as stainless steel and covering the base end side of the housing 6 are configured.

さらに、絶縁体８０の内周壁と、マイナス端子導通部３０の外径との間の間隙ＧＰ８０は、０．５ｍｍ以下に設定されている。より望ましくは０．３ｍｍ以下に設定する。
これにより、外部からの振動が加わっても、絶縁体８０の揺れが、ガスセンサ素子４に固定されたマイナス端子導通部３０によって抑制されるので、各接点における導通信頼性が高くなる。 Furthermore, the gap GP 80 between the inner peripheral wall of the insulator 80 and the outer diameter of the negative terminal conducting portion 30 is set to 0.5 mm or less. More desirably, it is set to 0.3 mm or less.
As a result, even if external vibration is applied, the insulator 80 is prevented from shaking by the negative terminal conducting portion 30 fixed to the gas sensor element 4, so that the conduction reliability at each contact is enhanced.

図１を参照してカバー体９について説明する。カバー体９は、ステンレス等の公知の金属材料からなり、ガスセンサ素子４の検出部４０を保護すべく、検出部４０を覆うように筒状に形成されている。
本実施形態においては、カバー体９は、有底筒状に形成されたカバー体基部９０と、カバー体基部９０の側面及び底面には、カバー体基部９０の内側に被測定ガスを導入し、排出するためのカバー体開孔部９１が穿設され、カバー体基部９０の基端側には、ハウジング６の先端に設けた加締め部６７に固定するためのカバー体鍔部９２が形成されている。 The cover body 9 will be described with reference to FIG. The cover body 9 is made of a known metal material such as stainless steel, and is formed in a cylindrical shape so as to cover the detection unit 40 in order to protect the detection unit 40 of the gas sensor element 4.
In this embodiment, the cover body 9 introduces a gas to be measured to the inside of the cover body base 90 on the cover body base 90 formed in a bottomed cylindrical shape, and the side and bottom surfaces of the cover body base 90, A cover body opening portion 91 for discharging is formed, and a cover body flange portion 92 for fixing to a caulking portion 67 provided at the distal end of the housing 6 is formed on the proximal end side of the cover body base portion 90. ing.

図６Ａを参照して本発明の効果について説明する。
一対のヒータ端子金具２が、ヒータ５の基端側で両側から弾性的押圧するように接点荷重Ｆ２０が作用し、ヒータ把持部１０が、ヒータ５の中腹において、長手方向平面部を両側から弾性的に押圧する把持荷重Ｆ１０が作用し、筒状に形成された絶縁体８０は、ケーシング８６に設けた絶縁体保持手段８１によって弾性的に保持され、外周から中心に向かって保持荷重Ｆ８１が作用し、一対のヒータ端子金具２の圧着部２３は、ゴム弾性を有する封止ゴム８４によって弾性的に支持され、外周から中心に向かって保持荷重Ｆ８４が作用している。
全体として、ヒータ５の長手方向平面部の両側に均等に弾性的な荷重が負荷されることになる。 The effect of the present invention will be described with reference to FIG. 6A.
The contact load F20 is applied so that the pair of heater terminal fittings 2 are elastically pressed from both sides at the base end side of the heater 5, and the heater gripping portion 10 is elastically deformed from both sides in the longitudinal direction in the middle of the heater 5. The gripping load F10 that presses in an act acts, and the insulator 80 formed in a cylindrical shape is elastically held by the insulator holding means 81 provided in the casing 86, and the holding load F81 acts from the outer periphery toward the center. And the crimping | compression-bonding part 23 of a pair of heater terminal metal fittings 2 is elastically supported by the sealing rubber 84 which has rubber elasticity, and the holding load F84 is acting toward the center from the outer periphery.
As a whole, an elastic load is equally applied to both sides of the longitudinal plane portion of the heater 5.

一方、本発明のガスセンサＧＳが使用される自動車等の環境において発生する振動は２ｋＨｚ未満であることが知られている。
また、図６Ａに示すように、ヒータ５は、ヒータ把持部１０と接点部２０との２点支持となっており、それぞれ、バネ荷重Ｆ１０、Ｆ２０で両側からヒータ５の平面部を押圧し、釣り合いがとれている。 On the other hand, it is known that vibration generated in an environment such as an automobile in which the gas sensor GS of the present invention is used is less than 2 kHz.
The pressing as shown in FIG. 6A, the heater 5 has a two-point support between the heater supporting portion 10 and the contact portion 20, respectively, the flat portion of the heater 5 from both sides in the spring load F 10, F 20 Well balanced.

ヒータ５は、厳密には、弾性を有するが、アルミナ等の硬質な材料を主体とするため、ヒータ把持部１０及び、ヒータ端子金具２に比べ遙かに剛性が高く、各端子金具１、２、３を構成する弾性部材のバネ定数を設定する上で、ヒータ５の弾性は無視できる。
したがって、ヒータ５の質量をＭ（ｇ）としたとき、少なくとも、ヒータ把持部１０のバネ定数Ｋ１０（Ｎ／ｍｍ）を１６０×Ｍ以上に設定すれば、ヒータ把持部１０の固有振動数ｆ（＝√（Ｋ／Ｍ）／２π）は２ｋＨｚ以上となり、外部からの振動と共振することがない。 Strictly speaking, the heater 5 has elasticity, but is mainly made of a hard material such as alumina. Therefore, the heater 5 is much more rigid than the heater gripping portion 10 and the heater terminal fitting 2, and each of the terminal fittings 1, 2. 3, the elasticity of the heater 5 can be ignored.
Therefore, when the mass of the heater 5 is M (g), if at least the spring constant K 10 (N / mm) of the heater gripping portion 10 is set to 160 × M or more, the natural frequency f of the heater gripping portion 10 is set. (= √ (K / M) / 2π) is 2 kHz or more and does not resonate with external vibration.

さらに、プラス端子金具１を構成する弾性部材のＮ／ｍｍ単位で表したバネ定数をＫ１とし、ヒータ端子金具２を構成する弾性部材のＮ／ｍｍ単位で表したバネ定数をＫ２とし、ヒータ５のｇ単位で表した質量をＭとしたとき、プラス端子金具１とヒータ端子金具２の総合バネ定数ＫＴ（＝Ｋ１＋Ｋ２）が、ＫＴ／Ｍ≧１６０（単位は１／ｓ２）の関係を満たすように、各バネ定数Ｋ１、Ｋ２を設定すれば、ヒータ５を支持する弾性部材全体としての総合的な固有振動数ｆＴが２ｋＨｚ以上となり、さらに、外部振動との共振が起こりがたくなる。
また、ゴム製の封止部８４は、金属製の各端子金具１、２に比べ、弾性が高いので、ヒータ端子金具２の基端側が封止部８４によって固定されることで、全体の総合バネ定数はさらに大きくなるので、必然的に総合的な固有振動数ｆＴも高くなり、ヒータ５の保持力はさらに安定化され、接点における導通信頼性も高くなる。 Further, the spring constant expressed in N / mm units of the elastic members constituting the plus terminal fitting 1 and K 1, the spring constant expressed in N / mm units of the elastic member constituting the heater terminal fitting 2 and K 2, When the mass of the heater 5 expressed in g is M, the total spring constant K T (= K 1 + K 2 ) of the plus terminal fitting 1 and the heater terminal fitting 2 is K T / M ≧ 160 (the unit is 1 / If the spring constants K 1 and K 2 are set so as to satisfy the relationship of s 2 ), the total natural frequency f T of the entire elastic member supporting the heater 5 becomes 2 kHz or more, and further, external vibration Resonance is difficult to occur.
Further, the rubber sealing portion 84 has higher elasticity than the metal terminal fittings 1 and 2, so that the base end side of the heater terminal fitting 2 is fixed by the sealing portion 84, so that the overall synthesis is achieved. since the spring constant becomes larger, inevitably overall even higher natural frequency f T, the holding force of the heater 5 is further stabilized, the higher the conduction reliability at the contact point.

加えて、絶縁体８０の内周壁とマイナス端子導通部３０との間の間隙ＧＰ８０が０．５ｍｍ以内に設定されているので、外部からの振動が絶縁体８０に作用しても、ガスセンサ素子４に固定されたマイナス端子導通部３０が、心棒として作用し、絶縁体８０が径方向の動きを拘束し、振動を抑制することになる。
このため、ガスセンサＧＳ全体として振動が押さえられ、各接点における導通信頼性が高まる。
なお、間隙ＧＰ８０を０．３ｍｍ以下とすることで、絶縁体８０の径方向の動きを拘束し、さらにヒータ５を安定して保持することができる。 In addition, since the gap GP 80 between the inner peripheral wall of the insulator 80 and the negative terminal conducting portion 30 is set within 0.5 mm, the gas sensor element can be used even if external vibration acts on the insulator 80. The negative terminal conducting portion 30 fixed to 4 acts as a mandrel, and the insulator 80 restrains the radial movement and suppresses vibration.
For this reason, vibration is suppressed as a whole gas sensor GS, and the conduction | electrical_connection reliability in each contact increases.
In addition, by setting the gap GP 80 to be 0.3 mm or less, it is possible to restrain the movement of the insulator 80 in the radial direction and to hold the heater 5 stably.

ここで、図６Ｂを参照して本発明の効果を確認するために行った試験結果について説明する。
本発明に係るガスセンサＧＳが用いられる自動車エンジン等における市場振動環境は２ｋＨｚ未満であることが知られている。
そこで、本発明の要部であるプラス端子金具１についてバネ定数の異なる弾性部材を用いた場合の市場振動環境（〜２ｋＨｚ）における共振倍率の変化について調査を行った。
ヒータ５がセンサ外部から見えるように覗き窓を加工した評価用サンプルを準備し、例えば、レーザドップラー振動計のような非接触型の振動計を用いて、センサ本体の振幅と、覗き窓から見えるヒータ５の振幅を測定し、センサ本体の振動に対するヒータ５の振動の共振倍率を調査した。
その結果、弾性部材のバネ定数Ｋ１０又は、ＫＴをヒータ５の質量で割ったＫ１０／Ｍ、ＫＴ／Ｍが１６０（１／ｓ２）を下回る材料を用いてプラス端子金具１を形成した比較例では、バネ定数が低いほど共振倍率が大きくなり、１０倍から５０倍であったのに対し、Ｋ１０／Ｍ、ＫＴ／Ｍが１６０（１／ｓ２）以上の材料を用いてプラス端子金具１を形成した実施例では、共振倍率が３倍以下になっており、共振が抑制されていることが確認できた。 Here, with reference to FIG. 6B, the test result performed in order to confirm the effect of this invention is demonstrated.
It is known that the market vibration environment in an automobile engine or the like in which the gas sensor GS according to the present invention is used is less than 2 kHz.
Therefore, the change of the resonance magnification in the market vibration environment (up to 2 kHz) when the elastic member having a different spring constant is used for the plus terminal fitting 1 which is the main part of the present invention was investigated.
An evaluation sample is prepared by processing the viewing window so that the heater 5 can be seen from the outside of the sensor. For example, using a non-contact type vibration meter such as a laser Doppler vibration meter, the amplitude of the sensor body and the observation window can be seen. The amplitude of the heater 5 was measured, and the resonance magnification of the vibration of the heater 5 with respect to the vibration of the sensor body was investigated.
As a result, or the spring constant K 10 of the elastic member, K 10 / M obtained by dividing the K T by the mass of the heater 5, the positive terminal fitting 1 using the materials K T / M is below 160 (1 / s 2) In the formed comparative example, the lower the spring constant, the greater the resonance magnification, which was 10 to 50 times. On the other hand, a material with K 10 / M and K T / M of 160 (1 / s 2 ) or more was used. In the example in which the plus terminal fitting 1 was used, the resonance magnification was 3 times or less, and it was confirmed that the resonance was suppressed.

本発明に用いられる、プラス端子金具１のヒータ把持部１０は、前述の形状に限られるものではなく、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂに示すような形状に適宜変形することができる。
図７Ａ、図７Ｂを参照して、ヒータ把持部の変形例１０ａについて説明する。
本変形例では、ヒータ５の表面を両側から押圧する当接面が波形に屈曲して、複数箇所で当接するようになっている。
このような構成とすることで、前記実施形態と同様、径方向に移動可能にヒータ５の保持が可能である点に加え、ヒータ５を押圧する力が分散されるので、ヒータ５内部に残留する応力が緩和され、ヒータ割れの抑制を図ることもできる。 The heater gripping portion 10 of the plus terminal fitting 1 used in the present invention is not limited to the shape described above, and can be appropriately modified into the shapes shown in FIGS. 7A, 7B, 8A, and 8B. .
With reference to FIG. 7A and FIG. 7B, the modification 10a of a heater holding part is demonstrated.
In this modified example, the contact surface that presses the surface of the heater 5 from both sides is bent into a waveform and comes into contact at a plurality of locations.
By adopting such a configuration, as in the above-described embodiment, in addition to being able to hold the heater 5 so as to be movable in the radial direction, the force that presses the heater 5 is dispersed, so that it remains in the heater 5. The stress to be relieved is reduced, and the heater cracking can be suppressed.

図８Ａ、図８Ｂを参照して、ヒータ把持部の他の変形例１０ｂについて説明する。
本変形例１０ｂでは、平板状の弾性部材をＣ字形に折り曲げて、さらにその先端側を、内側に向かって折り返した後、ヒータ５に当接する当接部１０２ｂが所定のＲ形状を有するように折り曲げて形成されている。
このような形状でもヒータ５の平面部を両側から弾性的に押圧して挟持するに当たり、当接面１０２ｂが湾曲しているため、径方向へのヒータ５の移動が許容され、前記実施形態と同様の効果を発揮できる。 With reference to FIG. 8A and FIG. 8B, the other modification 10b of a heater holding part is demonstrated.
In the present modified example 10b, the flat elastic member is bent into a C shape, and the tip end side thereof is folded back inward so that the contact portion 102b that contacts the heater 5 has a predetermined R shape. It is formed by bending.
Even in such a shape, when the flat portion of the heater 5 is elastically pressed and clamped from both sides, the contact surface 102b is curved, and thus the movement of the heater 5 in the radial direction is allowed, and The same effect can be exhibited.

本発明は、上記実施形態に限定するものではなく、ヒータ把持部１０が、ヒータ５の長辺側平面を両側から弾性的に押圧する把持部当接面１０２を具備し、ヒータ５の断面長手方向への移動を許容するように把持し、ヒータ端子金具２が、ヒータ５の基端側で長辺側平面の両面に設けた一対のヒータ電極５２を両側から弾性的に押圧する導通当接面２０を具備して、ヒータ５の割れを回避しつつ、導通信頼性を確保するという本発明の趣旨に反しない限り適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態においては、一のカバー体９を設けた例を示したが、多重筒構造のものでも良いし、カバー体の開孔９１の数、形状、位置等を限定するものでもない。
カバー体を設けないで、ハウジング６の先端を筒状に延ばして、センサ素子検出部４０の周囲を覆うようにした簡易な構成を採用することもできる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and the heater gripping portion 10 includes a gripping portion abutting surface 102 that elastically presses the long side plane of the heater 5 from both sides, and the heater 5 has a cross-sectional longitudinal direction. The heater terminal metal fitting 2 is gripped so as to allow movement in the direction, and the heater terminal metal fitting 2 elastically presses a pair of heater electrodes 52 provided on both sides of the long side plane on the base end side of the heater 5 from both sides. As long as it does not contradict the gist of the present invention that the surface 20 is provided and the conduction reliability is ensured while avoiding the cracking of the heater 5, it can be appropriately changed.
For example, in the above-described embodiment, an example in which one cover body 9 is provided is shown, but a multi-tube structure may be used, and the number, shape, position, etc. of the openings 91 of the cover body are not limited. .
A simple configuration in which the front end of the housing 6 is extended in a cylindrical shape so as to cover the periphery of the sensor element detection unit 40 without providing a cover body may be employed.

１ プラス端子金具
１０ ヒータ把持部
１０２ 把持部当接面
１１ プラス導通部
２ ヒータ端子金具
２０ 導通当接面
３ マイナス端子金具
３０ マイナス端子導通部
４ ガスセンサ素子
４０ センサ素子検出部
４００ 固体電解質層
４０１ 基準電極層
４０２ 測定電極層
５ ヒータ
５２ ヒータ電極
６ ハウジング
８０ 絶縁体
ＧＳ ガスセンサ
Ｋ１、Ｋ１０、Ｋ、ＫＴ バネ定数
Ｍ ヒータ質量
Ｒ ホルダ半径
ＣＬ クリアランス
ＧＰ８０ 間隙 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plus terminal metal fitting 10 Heater holding part 102 Holding part contact surface 11 Positive conduction part 2 Heater terminal metal fitting 20 Conduction contact surface 3 Negative terminal metal fitting 30 Negative terminal conduction part 4 Gas sensor element 40 Sensor element detection part 400 Solid electrolyte layer 401 Reference | standard Electrode layer 402 Measurement electrode layer 5 Heater 52 Heater electrode 6 Housing 80 Insulator GS Gas sensor K 1 , K 10 , K, KT Spring constant M Heater mass R Holder radius CL Clearance GP 80 Gap

Claims (7)

被測定ガス中の特定成分を検出するガスセンサであって、
少なくとも、
特定のイオンに対して伝導性を有する固体電解質層（４００）と、基準ガスに接する基準電極層（４０１）と、被測定ガスに接する測定電極層（４０２）とからなるセンサ素子検出部（４０）を含み、有底筒状に形成したガスセンサ素子（４）と、
軸方向に伸びる断面矩形に形成され、前記ガスセンサ素子（４）を加熱するヒータ（５）と、
前記ガスセンサ素子（４）の内側で前記基準電極層（４０１）との導通を図るプラス導通部（１１）と、前記ヒータ（５）を把持するヒータ把持部（１０）を有するプラス端子金具（１）と、
前記ヒータ（５）と外部との通電を図るヒータ端子金具（２）と、
前記測定電極層（４０２）と外部との導通を図るマイナス端子導通部（３０）を有するマイナス端子金具（３）と、
前記プラス端子金具（１）と、前記ヒータ端子金具（２）と、前記マイナス端子金具（３）との絶縁を図る絶縁体（８０）と、
前記検出部（４０）を被測定ガス中に固定する筒状のハウジング（６）と、を具備し、
前記ヒータ把持部（１０）が、前記ヒータ（５）の長辺側平面を両側から弾性的に押圧する把持部当接面（１０２）を具備し、前記ヒータ（５）の断面長手方向への移動を許容するように把持し、
前記ヒータ端子金具（２）が、前記ヒータ（５）の基端側で長辺側平面の両面に設けた一対のヒータ電極（５２）を両側から弾性的に押圧する導通当接面（２０）を具備し、
前記把持部（１０）を構成する弾性部材のＮ／ｍｍ単位で表したバネ定数をＫ１０とし、前記ヒータのｇ単位で表した質量をＭとしたとき、
Ｋ１０／Ｍ≧１６０ （単位は１／ｓ２）
の関係を満たすことを特徴とするガスセンサ A gas sensor for detecting a specific component in a gas to be measured,
at least,
A sensor element detector (40) comprising a solid electrolyte layer (400) having conductivity for specific ions, a reference electrode layer (401) in contact with a reference gas, and a measurement electrode layer (402) in contact with a gas to be measured. ), And a gas sensor element (4) formed into a bottomed cylindrical shape,
A heater (5) formed in a rectangular cross section extending in the axial direction and heating the gas sensor element (4);
A plus terminal fitting (1) having a plus conduction part (11) that establishes conduction with the reference electrode layer (401) inside the gas sensor element (4) and a heater holding part (10) that holds the heater (5). )When,
A heater terminal fitting (2) for energizing the heater (5) and the outside;
A minus terminal fitting (3) having a minus terminal conducting part (30) for conducting the measurement electrode layer (402) and the outside;
An insulator (80) for insulating the plus terminal fitting (1), the heater terminal fitting (2), and the minus terminal fitting (3);
A cylindrical housing (6) for fixing the detection unit (40) in the gas to be measured;
The heater gripping portion (10) includes a gripping portion contact surface (102) that elastically presses the long side plane of the heater (5) from both sides, and the heater (5) in the longitudinal direction of the cross section. Grip to allow movement,
The heater terminal fitting (2) is a conduction contact surface (20) that elastically presses a pair of heater electrodes (52) provided on both sides of the long side plane on the base end side of the heater (5) from both sides. Comprising
The spring constant expressed in N / mm units of the elastic members constituting the gripping portion (10) and K 10, when a mass, expressed in g units of the heater was set to M,
K 10 / M ≧ 160 (unit is 1 / s 2 )
Gas sensor characterized by satisfying the relationship 前記プラス端子金具（１）を構成する弾性部材のＮ／ｍｍ単位で表したバネ定数をＫ１とし、前記ヒータ端子金具（２）を構成する弾性部材のＮ／ｍｍ単位で表したバネ定数をＫ２とし、前記ヒータのｇ単位で表した質量をＭとしたとき、
前記プラス端子金具（１）と前記ヒータ端子金具（２）との総合バネ定数ＫＴが、
ＫＴ／Ｍ≧１６０ （単位は１／ｓ２）
の関係を満たす請求項１に記載のガスセンサ The spring constant expressed in N / mm units of the elastic member constituting the plus terminal fitting (1) and K 1, the spring constant expressed in N / mm units of the elastic member constituting the heater terminal fitting (2) and K 2, when the mass, expressed in g units of the heater was set to M,
Overall spring constant K T of the positive terminal fitting (1) and the heater terminal fitting (2) is,
K T / M ≧ 160 (unit is 1 / s 2 )
The gas sensor according to claim 1 satisfying the relationship 前記当接面（１０２）が、前記ヒータ（５）の把持方向に向かって凸となるように所定のホルダ半径（Ｒ）を設けて湾曲する請求項１又は２に記載のガスセンサ   The gas sensor according to claim 1 or 2, wherein the contact surface (102) is curved by providing a predetermined holder radius (R) so that the contact surface (102) is convex toward the holding direction of the heater (5). 前記ヒータ把持部（１０）が、前記ヒータ（５）の短辺側の側面との間に、所定のクリアランス（ＣＬ）を設けた請求項１ないし３のいずれかに記載のガスセンサ   The gas sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a predetermined clearance (CL) is provided between the heater gripping portion (10) and the side surface on the short side of the heater (5). 前記導通当接面（２０）が、前記ヒータ電極（５２）に向かって凸となるように湾曲する球面を具備することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のガスセンサ   The gas sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the conduction contact surface (20) includes a spherical surface that is curved so as to be convex toward the heater electrode (52). 前記絶縁体（８０）の内周壁と前記マイナス端子導通部（３０）の外周との間の間隙（ＧＰ８０）が０．５ｍｍ以下である請求項４又は５に記載のガスセンサ The gas sensor according to claim 4 or 5, wherein a gap (GP 80 ) between an inner peripheral wall of the insulator (80) and an outer periphery of the negative terminal conducting portion (30) is 0.5 mm or less. 前記間隙（ＧＰ８０）が０．３ｍｍ以下である請求項６に記載のガスセンサ The gas sensor according to claim 6, wherein the gap (GP 80 ) is 0.3 mm or less.
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