JP6268077B2

JP6268077B2 - ガスセンサ

Info

Publication number: JP6268077B2
Application number: JP2014237392A
Authority: JP
Inventors: 誠久米; 健弘大場
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2034-11-25
Also published as: JP2016099268A

Description

本発明は、ガスセンサの技術に関する。

自動車エンジンなどの内燃機関の排気通路に取り付けられ、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）や酸素等の特定ガスの濃度に応じて出力が変化する検出素子を備えたガスセンサが知られている（例えば、特許文献１）。検出素子は、固体電解質体に一対の電極を設けたセルを少なくとも１つ以上有する構成をなし、特定ガスの濃度に応じてセルから出力される出力信号に基づき特定ガスの濃度を測定する。

この検出素子は、ガスセンサを排気管に取り付けるための主体金具に保持される。また、検出素子の後端部側は主体金具よりも後方に突出され、主体金具の後端側に取り付けられる外筒によって取り囲まれる。検出素子の後端部には、出力を取り出すための複数の電極パッドが設けられており、電極パッドは、リード線と端子金具とを介して外部回路と電気的に接続される。外筒内にはさらに、絶縁セラミックからなるセパレータが配置される。複数の端子金具はセパレータの内部に収容され、互いに非接触の状態で維持される。

さらに、セパレータと外筒との間には、自身の内部にセパレータを保持する筒状の保持部材が配置される。保持部材は、セパレータの外側面を取り囲む筒部と、筒部よりも後端側に位置し、周方向に間隔をあけて配置された複数の支持部と、複数の支持部の間に配置された内側延出部とを有する。複数の支持部は、セパレータに当接することでセパレータを軸線方向に支持する。詳細には、複数の支持部は、セパレータが軸線方向の先端側に移動することを規制している。また内側延出部は、セパレータの外側面と当接することで径方向にセパレータを挟持する。

特開２０１２−２２５７３７号公報

しかしながら、従来の保持部材では、複数の支持部がセパレータから力を受けることで、保持部材のうち例えば複数の支持部やその近傍部位が変形する場合があった。これにより、セパレータのガスセンサ内における軸線方向の位置が変位する場合があった。その結果、電極パッドと端子金具との電気的接続の信頼性が低下するおそれがあった。

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、ガスセンサが提供される。このガスセンサは、軸線方向に延び、特定ガスの濃度を検出するための検出素子と、前記検出素子の周囲を取り囲んで保持する主体金具と、前記主体金具の後端側に取付けられた筒状の外筒と、絶縁セラミックからなる筒状であり、前記外筒内に配置されるセパレータと、前記外筒と前記セパレータとの間隙に配置され、自身の内部に前記セパレータを保持する筒状の保持部材であって、前記セパレータの外側面を取り囲む筒部と、前記筒部の後端に周方向に亘って接続され、径方向内側に向かって縮径するように湾曲する外側屈曲部と、前記外側屈曲部のうち前記径方向内側の端部に周方向に間隔をあけて接続され、前記径方向内側に向かって延びると共に、前記セパレータを前記軸線方向に支持する複数の支持部と、前記外側屈曲部のうち前記径方向内側の端部に接続されると共に、周方向に隣り合う２つの前記支持部の間に配置された内側延出部であって、前記軸線方向の先端側に向かって湾曲した内側屈曲部を有し、先端側端部が前記セパレータの前記外側面に当接することで前記径方向に前記セパレータを挟持する複数の内側延出部と、を有する保持部材と、を備える。そして、このガスセンサは、前記外側屈曲部の曲率半径は、前記内側屈曲部の曲率半径よりも大きい。
この形態のガスセンサによれば、外側屈曲部の曲率半径（「以下、外側曲率半径」とも呼ぶ。）が内側屈曲部の曲率半径（以下、「内側曲率半径」とも呼ぶ。）よりも大きいことから、外側曲率半径が内側曲率半径に比べ同じ又は小さい場合に比べ、外側屈曲部の応力集中の程度を抑制できる。これにより、外側屈曲部に亀裂が生じたりする等の損傷が発生する可能性を低減できるため、外側屈曲部に接続された複数の支持部の変形を抑制できる。また、外筒とセパレータとの間隔が所定寸法の場合に、外側曲率半径が内側曲率半径よりも大きくすることで、径方向に沿った支持部の長さが短くなる。これにより、セパレータから支持部に対して軸線方向先端側に力が加えられた場合でも支持部の変形を抑制できる。

（２）本発明の他の一形態によれば、ガスセンサが提供される。このガスセンサは、軸線方向に延び、特定ガスの濃度を検出するための検出素子と、前記検出素子の周囲を取り囲んで保持する主体金具と、前記主体金具の後端側に取付けられた筒状の外筒と、絶縁セラミックからなる筒状であり、前記外筒内に配置されるセパレータと、前記外筒と前記セパレータとの間隙に配置され、自身の内部に前記セパレータを保持する筒状の保持部材であって、前記セパレータの外側面を取り囲む筒部と、前記筒部の後端に周方向に亘って接続され、前記軸線方向の後端側に向かうに従い径方向内側に向かって縮径するテーパ部と、前記テーパ部のうち前記径方向内側の端部に周方向に間隔をあけて接続され、前記径方向内側に向かって延びると共に、前記セパレータを前記軸線方向に支持する複数の支持部と、前記テーパ部のうち前記径方向内側の端部に接続されると共に、周方向に隣り合う２つの前記支持部の間に配置され、前記軸線方向の先端側に向かって延び、先端側端部が前記セパレータの前記外側面に当接することで前記径方向に前記セパレータを挟持する複数の内側延出部と、を有する保持部材と、を備える。そして、このガスセンサは、前記テーパ部の先端側から前記後端側に延びる方向と前記軸線方向との成す角度は４５°以下であり、且つ、前記支持部の前記径方向に沿った長さは、前記支持部と前記セパレータとの当接位置と前記筒部の外側面との前記径方向に沿った最大長さの半分以下である。
この形態のガスセンサによれば、テーパ部が延びる方向と軸線方向との成す角度が４５°以下であることから、支持部がセパレータから軸線方向先端側に力を受けた場合において、テーパ部が受ける力のうちテーパ部が延びる方向と直交する分力の大きさを低減できる。これにより、テーパ部の変形を抑制できる。また、支持部の径方向に沿った長さ（以下、「支持部長さ」とも呼ぶ。）は、当接位置と筒部の外側面との径方向に沿った最大長さ（以下、単に「最大長さ」とも呼ぶ。）の半分以下であることから、支持部長さが距離に対して同じ又は小さい場合に比べ、セパレータから支持部に対して軸線方向先端側に力が加えられた場合でも支持部の変形を抑制できる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ガスセンサの他に、ガスセンサに用いられる保持部材、ガスセンサの製造方法、保持部材の製造方法等の態様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。保持部材によってセパレータが支持された状態の図である。保持部材の断面図である。保持部材の上面図である。図４のＦ４ａ−Ｆ４ａ断面図である。図４のＦ４ｂ−Ｆ４ｂ断面図である。第１実施形態のガスセンサの効果を説明するための図である。参考例のガスセンサを説明するための図である。第２実施形態の保持部材を説明するための図である。保持部材の断面図である。第２実施形態において、図５に相当する図である。第２実施形態において、図６に相当する図である。第２実施形態のガスセンサの効果を説明するための図である。参考例のガスセンサを説明するための図である。

Ａ．第１実施形態：
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ＣＬ（１点鎖線で示す）に平行な軸線方向ＣＤを上下方向として図示し、検出素子１０の先端部１１側をガスセンサ１の先端側ＡＳ、後端部１２側をガスセンサ１の後端側ＢＳとして説明する。

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。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て、その排気ガス中の酸素濃度を検出する、いわゆる全領域空燃比センサである。ガスセンサ１は、検出素子１０と、主体金具５０と、セパレータ６０と、保持部材７０と、外筒８０とを主に備えている。

検出素子１０は、軸線方向ＣＤに延びる。検出素子１０は、板状形状（短冊状）である（図１では、紙面左右方向を厚み方向、紙面表裏方向を幅方向として示す。）。検出素子１０は、既に公知の構成であり、軸線方向ＣＤに延びる板状形状に形成された素子部１８と、同じく軸線方向ＣＤに延びる板状形状に形成されたヒータ１９とが積層されて形成される。

素子部１８は、板状の固体電解質体の両面に、固体電解質体を挟むように一対の多孔質電極を配置させた検知部（図示せず）を有する。固体電解質体は、イットリアまたはカルシ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ている。多孔質電極は、Ｐｔを主体に形成されている。検知電極および基準電極は、検出素子１０の後端部１２の外表面に配置される４つの電極パッド１３（図１ではそのうちの２つを示す。）のうちの２つにそれぞれ接続されている。

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（図示せず）が挟み込まれて形成されている。発熱抵抗体パターンも、両端が、４つの電極パッド１３のうちの２つにそれぞれ接続されている。また、検出素子１０は、排ガスに晒される検知電極の表面を含む先端部１１全面が、保護層９で覆われている。

主体金具５０は、軸線方向ＣＤに貫通する筒孔５９を有する金属製の筒状体である。主体金具５０の外表面には、排気管に固定するためのネジ部５１が形成されている。筒孔５９内の先端側ＡＳには、径方向内側に突出する内向きのテーパ面を有する棚部５７が設けられている。主体金具５０は、筒孔５９に挿通された検出素子１０のうち軸線方向ＣＤを中心とした周囲を取り囲んで保持するよう構成されている。詳細には、素子部１８の検知部が設けられた先端部１１が、筒孔５９の先端側ＡＳから外部に突出し、電極パッド１３が設けられた後端部１２が、筒孔５９の後端側ＢＳから外部に突出した状態で、検出素子１０が主体金具５０の内部に固定される。

主体金具５０の筒孔５９の内部には、検出素子１０の周囲を取り囲む状態で、金属ホルダ５５、セラミックホルダ５６、充填層５３、５８、およびスリーブ２０が、この順に、ガスセンサ１の先端側ＡＳから後端側ＢＳに向けて積層されている。金属ホルダ５５は、有底筒状に形成されている。金属ホルダ５５の底壁のうち縁部分が主体金具５０の棚部５７に当接した状態で配置されることで、金属ホルダ５５が筒孔５９内で位置決めされる。金属ホルダ５５の底壁には孔が設けられており、その孔に、検出素子１０が挿通される。セラミックホルダ５６は環状に形成され、自身に検出素子１０を挿通させた状態で、金属ホルダ５５内の底壁側に配置される。また、金属ホルダ５５内の開口側には、滑石粉末からなる充填層５３の一部が圧縮状態に充填されている。充填層５３によって検出素子１０は金属ホルダ５５内で固定されるとともに、金属ホルダ５５の内面と検出素子１０の外面との間の気密性が確保されている。

充填層５８は、筒孔５９内で金属ホルダ５５の後端側ＢＳに圧縮状態に充填されている。これにより、検出素子１０は主体金具５０内で固定されるとともに、筒孔５９の内面と検出素子１０の外面との間の気密性が確保されている。充填層５８の後端側ＢＳに配置されるスリーブ２０は、検出素子１０の周囲を取り囲むように配置されるセラミック製の筒状体である。スリーブ２０と主体金具５０の後端部５４との間には、加締リング２１が配置されている。主体金具５０の後端部５４は、加締リング２１を介してスリーブ２０をガスセンサ１の先端側ＡＳに押し付けるように、加締められている。この加締めによって、充填層５３、５８は、スリーブ２０と、棚部５７に係止された金属ホルダ５５内のセラミックホルダ５６との間で圧縮される。

スリーブ２０には、軸線方向ＣＤに沿って後端側ＢＳに向かう一対のガイド部２３が、筒状部分の後端から突設されている。各ガイド部２３の内側面には、検出素子１０が挿通される、筒状部分の孔の内周から連続し、検出素子１０の幅方向（図１の紙面表裏方向）の両端を案内する溝２５が設けられている。なお、スリーブ２０が主体金具５０に収容された状態では、検出素子１０の後端部１２に設けられた４つの電極パッド１３は、一対のガイド部２３の間から外部に露出されている。

主体金具５０のうち先端側ＡＳに位置する外周には、有底筒状の二重のプロテクタ（外部プロテクタ７および内部プロテクタ８）が溶接等によって取り付けられている。外部プロテクタ７および内部プロテクタ８は、それぞれ複数の孔部を有する金属（例えば、ステンレスなど）から形成され、検出素子１０の先端部１１に設けられた検出部を覆って保護する。

セパレータ６０は、絶縁セラミックからなる筒状部材である。本実施形態では、セパレータ６０はアルミナ製の部材である。セパレータ６０は、外筒８０内に配置されている。セパレータ６０の先端面は開口している。セパレータ６０の軸線方向ＣＤの先端側ＡＳには、スリーブ２０のガイド部２３ごと検出素子１０の後端部１２を収容する第１収容部６１が形成されている。第１収容部６１は、軸線方向ＣＤの後端側ＢＳにおいて４つに分けられた第２収容部６５にそれぞれ接続されている。各第２収容部６５は、セパレータ６０の後端面にそれぞれ開口されている。すなわち、セパレータ６０は、第１収容部６１、第２収容部６５を介して軸線方向ＣＤに貫通している。また、セパレータ６０の後端側ＢＳに、外側面６２から径方向外向きに突出する鍔部６３が形成されている。鍔部６３と鍔部６３よりも先端側ＡＳ部分（外側面６２）とは、後端側ＢＳに向かうに従い拡径するテーパ部６４によって接続されている。

セパレータ６０には、検出素子１０の電極パッド１３との電気的な接続を行う４つの接続端子４０（図１ではそのうちの２つを示す。）が収容される。各接続端子４０の先端部は第１収容部６１内で互いに非接触となるように配置され、それぞれが、各電極パッド１３に接触する。各接続端子４０の後端部は、個々の第２収容部６５にそれぞれ収容され、互いの絶縁が確保されている。また、第２収容部６５内で、各接続端子４０の後端部は、ガスセンサ１から引き出され、外部機器（図示せず）との接続を担う４本のリード線６６（図１ではそのうちの２つを示す。）の芯線に、それぞれ接続されている。

セパレータ６０は、外側面６２が筒状の保持部材７０に取り囲まれて保持されている。保持部材７０が外筒８０に固定されることによって、セパレータ６０は外筒８０内で位置決められている。保持部材７０は、筒状に形成された金属製の部材である。保持部材７０は、金型を用いて鉄板にプレス加工を施すことによって作製される。保持部材７０は、外筒８０とセパレータ６０との間隙に配置され、自身の内部にセパレータ６０を保持している。保持部材７０は、セパレータ６０の外側面６２を取り囲む筒部７１と、筒部７１よりも径方向内側に設けられた内側延出部７３とを有する。内側延出部７３の先端部はセパレータ６０の外側面６２と当接する。なお、セパレータの６０の詳細構成については後述する。

外筒８０は、筒状に形成された金属製の部材である。外筒８０の先端部が主体金具５０の後端側ＢＳの外周にレーザー溶接などにより接合されることで、外筒８０は主体金具５０に固定されている。外筒８０の後端部は外径が細められており、後端側の開口にフッ素系ゴム製のグロメット９０が嵌め込まれている。グロメット９０は外筒８０の後端部の加締めによって外筒８０に固定されるとともに、後端側の開口を閉塞する。グロメット９０には、セパレータ６０の第２収容部６５から引き出された４本のリード線６６を外部に取り出すための挿通孔９１が４つ（図１ではそのうちの２つを示す。）形成されている。

セパレータ６０は、後端面がグロメット９０の先端面に当接し、鍔部６３が、保持部材７０に当接する。この状態で、外筒８０の外周が加締められることにより、保持部材７０が外筒８０内で位置決めされて固定される。セパレータ６０は、保持部材７０の後端側部分とグロメット９０の先端面とで挟まれることで、外筒８０内の軸線方向ＣＤにおける位置決めが行われる。すなわち、セパレータ６０は、保持部材７０とグロメット９０とによって挟持されることで保持されている。

図２は、保持部材７０によってセパレータ６０が支持された状態の図である。図３は、保持部材７０の断面図である。図４は、保持部材７０の上面図である。図５は、図４のＦ４ａ−Ｆ４ａ断面図である。図６は、図４のＦ４ｂ−Ｆ４ｂ断面図である。図２，３，５，６は、筒部７１が外筒８０の加締めに対応して変形する前の状態を示している。また、図２，３，５，６には、保持部材７０の径方向ＲＤを矢印によって図示している。図４には、保持部材７０をガスセンサ１に組み付けた場合にセパレータ６０の外側面６２が配置される位置を、二点鎖線で示す。さらに、図５，６においては、セパレータ６０の内部の詳細な構造を省略する。

図２に示すように、セパレータ６０は、筒状の保持部材７０内に挿通されている。セパレータ６０のうち後端側部分は保持部材７０よりも後端側ＢＳに突出し、先端側部分は保持部材７０の先端開口７５から先端側ＡＳに突出している。

図３及び図４に示すように、保持部材７０は、筒部７１と、外側屈曲部７２と、複数の支持部７６と、複数の内側延出部７３とを備える。筒部７１は、図２に示すように、セパレータ６０の外側面６２を取り囲むように配置されている。図３に示すように、外側屈曲部７２は、筒部７１の後端に接続され、径方向ＲＤ内側に向かって縮径するように湾曲する。詳細には、外側屈曲部７２は、上側に凸を形成するように（すなわち、先端側ＡＳに円弧の中心が位置するように）湾曲する。外側屈曲部７２の曲率半径はＲ７２である。この曲率半径Ｒ７２は、後述する内側屈曲部７３ａの曲率半径Ｒ７３ａよりも大きい。なお、外側屈曲部７２と内側屈曲部７３ａとの曲率半径は径方向ＲＤの内側の表面（内表面）における値である。外側屈曲部７２は、筒部７１の後端に周方向に亘って接続されている。

図３に示すように、支持部７６は、外側屈曲部７２のうち径方向ＲＤ内側の端部７２ｅから径方向ＲＤ内側に向かって延びる。第１実施形態では、支持部７６は、径方向ＲＤに平行な方向に延びる。図４に示すように、支持部７６は、周方向に亘って間隔をあけて複数（本実施形態では、６つ）設けられている。図５に示すように、支持部７６のうち径方向ＲＤ内側の端部７９は、テーパ部６４と当接することで、セパレータ６０を軸線方向ＣＤに支持する。具体的には、端部７９とテーパ部６４とが当接することで、セパレータ６０が先端側ＡＳに移動することを規制する。ここで、セパレータ６０から各端部７９が受ける先端側ＡＳ方向の力を力Ｆ１とする。また、筒部７１の外側面６２と、セパレータ６０と支持部７６との当接位置（端部７９）との径方向ＲＤに沿った最大長さを最大長さＬＡとし、支持部７６の径方向ＲＤに沿った長さを長さＬ７６とする。なお、第１実施形態では、図１に示すように、筒部７１の中央部のみが加締めによって変形しているだけであり、筒部７１の後端部付近は加締めによる変形が生じていないため、最大長さＬＡは、変形前の筒部７１の外側面と支持部７６の端部７９との長さに相当する。

図４に示すように、内側延出部７３は、周方向に隣り合う２つの支持部７６の間に配置されている。本実施形態では、内側延出部７３は、６つ設けられている。図３に示すように、内側延出部７３は、内側屈曲部７３ａと、内側ストレート部７３ｂと、内側当接部７３ｃとを有する。内側屈曲部７３ａは、端部７３ｅに接続され、先端側ＡＳに向かって湾曲する。詳細には、内側屈曲部７３ａは、上側に凸を形成するように（すなわち、先端側ＡＳに円弧の中心が位置するように）湾曲する。内側屈曲部７３ａの曲率半径はＲ７３ａである。内側ストレート部７３ｂは、内側屈曲部７３ａの径方向ＲＤ内側の端部から先端側ＡＳに延びる部材である。内側ストレート部７３ｂは平板状である。内側当接部７３ｃは、内側ストレート部７３ｂの先端側ＡＳ端部から径方向ＲＤ内側に延びる部材である。内側ストレート部７３ｂ及び内側当接部７３ｃは、径方向ＲＤに弾性変形可能なように構成されている。内側当接部７３ｃの先端側端部７８は、セパレータ６０の外側面６２の半径と同じ大きさの曲率半径Ｒ３（図４）を有する。図６に示すように、円弧状の先端側端部７８が弧全体に亘って外側面６２と当触する。また、外側面６２が筒部７１内に挿通された状態では、外側面６２から径方向ＲＤに力Ｆ２を受けることで、内側延出部７３（つまり、内側当接部７３ｃ）は自由状態に比べて径方向ＲＤ外側に弾性変形している。これにより、複数の内側当接部７３ｃによって径方向ＲＤ内側にセパレータ６０が挟持されるため、セパレータ６０が径方向ＲＤにおいてある程度位置決めされる。

図７は、第１実施形態のガスセンサ１の効果を説明するための図である。図８は、参考例のガスセンサ１ｔを説明するための図である。参考例のガスセンサ１ｔと第１実施形態のガスセンサ１との異なる点は、保持部材７０ｔの構成である。図８に示すように、保持部材７０ｔは、第１実施形態の保持部材７０と同様に、筒部７１ｔと、外側屈曲部７２ｔと、径方向ＲＤ内側に端部７９ｔが形成された支持部７６ｔとを有する。但し、保持部材７０ｔの外側屈曲部７２ｔの曲率半径Ｒ７２ｔは、内側屈曲部７３ａの曲率半径Ｒ７３ａよりも小さい点で第１実施形態の保持部材７０と異なる。

図７に示すように、外側屈曲部７２の曲率半径Ｒ７２が内側屈曲部７３ａの曲率半径Ｒ７３ａ（図３）よりも大きい場合、図８に示す外側屈曲部７２ｔに比べ外側屈曲部７２の応力集中の程度を抑制できる。よって、外側屈曲部７２に亀裂が生じたりする等の損傷が発生する可能性を低減できるため、外側屈曲部７２に接続された複数の支持部７６の変形を抑制できる。また、外筒８０とセパレータ６０との間隔が所定寸法で定まっている場合に、曲率半径Ｒ７２が曲率半径Ｒ７３ａよりも大きいことから、支持部７６の長さＬ７６を支持部７６ｔの長さＬ７６ｔよりも小さくできる。これにより、セパレータ６０から支持部７６の端部７９に対して、軸線方向ＣＤの先端側ＡＳに力Ｆ１が加えられた場合でも支持部７６の変形を抑制できる。すなわち、より強い力によってセパレータ６０をグロメット９０（図１）側に押し付けることができるため、セパレータ６０のガスセンサ１内における位置ズレを抑制できる。

なお、図７に示すように、内側屈曲部７３ａの曲率半径Ｒ７３ａが外側屈曲部７２の曲率半径Ｒ７２よりも小さい場合、図８に示す内側屈曲部７３ａの曲率半径Ｒ７３ａが外側屈曲部７２ｔの曲率半径Ｒ７２ｔよりも大きい形態に比べ、内側屈曲部７３ａへの応力集中が大きくなる。但し、図７に示すように、内側屈曲部７３ａはセパレータ６０を支持しておらず、力Ｆ１の影響を受けることが無い。他方、内側屈曲部７３ａは、セパレータ６０の径方向ＲＤにおける位置決めのための力Ｆ２の影響を受けるが、力Ｆ１の影響に比べて力Ｆ２の影響は微小である。このため、内側延出部７３に亀裂が生じたりする等の損傷が発生することが無い。

Ｂ．第２実施形態：
図９は、第２実施形態の保持部材７０Ａを説明するための図である。図１０は、保持部材７０Ａの断面図である。図１１は、第１実施形態の図５に相当する、第２実施形態の保持部材７０Ａの断面図である。図１２は、第１実施形態の図６に相当する、第２実施形態の保持部材７０Ａの断面図である。なお、図１１，１２においては、セパレータ６０の内部の詳細な構造を省略する。また、第２実施形態と第１実施形態とで異なる点は、保持部材７０Ａの構成である。その他の構成については第１実施形態のガスセンサ１の構成が第２実施形態においても用いられるため、ガスセンサの説明は省略する。また、第２実施形態の保持部材７０Ａと第１実施形態の保持部材７０（図２）との異なる点は、保持部材７０Ａが外側屈曲部７２に代えてテーパ部７２Ａを備える点である。その他の構成については第１実施形態の保持部材７０と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。

図１０に示すように、保持部材７０Ａは、筒部７１の後端に周方向に亘って接続されると共に、筒部７１の後端から後端側ＢＳに延びるテーパ部７２Ａを有する。テーパ部７２Ａは、後端側ＢＳに向かうに従い縮径する。テーパ部７２Ａの径方向ＲＤ内側の端部（第１実施形態の図３の端部７２ｅに相当）には、支持部７６と内側屈曲部７３ａとが周方向に交互に接続されている。テーパ部７２Ａの先端側ＡＳから後端側ＢＳに延びる方向と軸線方向ＣＤとの成す角度θａ（但し、角度θａは０°以上９０°以下の範囲）は４５°以下である。本実施形態では、角度θａは約２５°である。また、図１１に示すように、支持部７６の長さＬ７６が、筒部７１の外側面とセパレータ６０と支持部７６との当接位置（端部７９）との径方向ＲＤに沿った最大長さＬＡの半分以下となるように、テーパ部７２Ａは構成されている。本実施形態では、支持部７６の長さＬ７６が最大長さＬＡの約５分の１である。

図１３は、第２実施形態のガスセンサ１Ａの効果を説明するための図である。図１４は、参考例のガスセンサ１ｕを説明するための図である。参考例のガスセンサ１ｕと第２実施形態のガスセンサ１Ａとの異なる点は、テーパ部７２ｕの傾斜角度（角度θｂ）と、支持部７６ｕの径方向に沿った長さＬ７６ｕである。支持部７６ｕは、径方向ＲＤ内側に端部７９ｕが形成されている。角度θｂは４５°よりも大きい。また、テーパ部７２ｕの長さＬ７６ｕは、距離ＬＡの半分よりも長い。

図１３に示すように、支持部７６がセパレータ６０から軸線方向ＣＤの先端側ＡＳを向く力Ｆ１を受けた場合において、テーパ部７２Ａの所定部分には軸線方向ＣＤの先端側ＡＳを向く力Ｆが加わる。この力Ｆのうち、テーパ部７２Ａが延びる方向の分力が分力ＦＡであり、延びる方向と直交する方向の分力が分力ＦＢである。分力ＦＢは、テーパ部７２Ａを屈曲させる力となる。

図１４に示すように、支持部７６ｕがセパレータ６０から軸線方向ＣＤの先端側ＡＳを向く力Ｆ１を受けた場合において、テーパ部７２ｕの所定部分には軸線方向ＣＤの先端側ＡＳを向く力Ｆが加わる。この力のうち、テーパ部７２ｕが延びる方向の分力が分力ＦＡｕであり、延びる方向と直交する方向の分力が分力ＦＢｕである。ここで、テーパ部７２Ａの角度θａは、テーパ部７２ｕの角度θｂよりも小さいことから、分力ＦＢを分力ＦＢｕよりも小さくできる。これにより、テーパ部７２Ａの変形を抑制できる。また、支持部７６の径方向ＲＤに沿った長さＬ７６が距離ＬＡの半分以下であることから、長さＬ７６が距離ＬＡに対して同じ又は小さい場合に比べ、セパレータ６０から支持部７６に対して軸線方向ＣＤの先端側ＡＳに向けて力が加えられた場合でも支持部７６の変形を抑制できる。以上のことから、より強い力によってセパレータ６０をグロメット９０側（図１）に押し付けることができるため、セパレータ６０のガスセンサ１内における位置ズレを抑制できる。

Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。

上記実施形態では、自動車の排気管内を流通する排気ガス中の酸素の有無を検出するガスセンサについて説明したが、これに限定されるものではなく、他の気体中の特定のガス（例えば、ＮＯｘ）を検出するための各種ガスセンサに本実施形態は適用可能である。

１，１Ａ，１ｔ，１ｕ…ガスセンサ
７…外部プロテクタ
８…内部プロテクタ
９…保護層
１０…検出素子
１１…先端部
１２…後端部
１３…電極パッド
１８…素子部
１９…ヒータ
２０…スリーブ
２１…加締リング
２３…ガイド部
２５…溝
４０…接続端子
５０…主体金具
５１…ネジ部
５３…充填層
５４…後端部
５５…金属ホルダ
５６…セラミックホルダ
５７…棚部
５８…充填層
５９…筒孔
６０…セパレータ
６１…第１収容部
６２…外側面
６３…鍔部
６４…テーパ部
６５…第２収容部
６６…リード線
７０，７０Ａ，７０ｔ…保持部材
７１，７１ｔ…筒部
７２，７２ｔ…外側屈曲部
７２Ａ，７２ｕ…テーパ部
７３…内側延出部
７３ａ…内側屈曲部
７３ｂ…内側ストレート部
７３ｃ…内側当接部
７３ｅ…端部
７５…先端開口
７６…支持部
７６ｅ…端部
７６ｔ，７６ｕ…支持部
７８…先端側端部
７９，７９ｔ，７９ｕ…端部
８０…外筒
９０…グロメット
９１…挿通孔
ＡＳ…先端側
ＢＳ…後端側
Ｒ３，Ｒ７２，Ｒ７３ａ…曲率半径
Ｆ１…力
Ｆ２…力
ＬＡ…距離
ＦＡ…分力
ＦＢ…分力
ＣＤ…軸線方向
ＲＤ…径方向
ＣＬ…軸線
ＦＡｕ…分力
ＦＢｕ…分力

Claims

軸線方向に延び、特定ガスの濃度を検出するための検出素子と、
前記検出素子の周囲を取り囲んで保持する主体金具と、
前記主体金具の後端側に取付けられた筒状の外筒と、
絶縁セラミックからなる筒状であり、前記外筒内に配置されるセパレータと、
前記外筒と前記セパレータとの間隙に配置され、自身の内部に前記セパレータを保持する筒状の保持部材であって、
前記セパレータの外側面を取り囲む筒部と、
前記筒部の後端に周方向に亘って接続され、径方向内側に向かって縮径するように湾曲する外側屈曲部と、
前記外側屈曲部のうち前記径方向内側の端部に周方向に間隔をあけて接続され、前記径方向内側に向かって延びると共に、前記セパレータを前記軸線方向に支持する複数の支持部と、
前記外側屈曲部のうち前記径方向内側の端部に接続されると共に、周方向に隣り合う２つの前記支持部の間に配置された内側延出部であって、前記軸線方向の先端側に向かって湾曲した内側屈曲部を有し、先端側端部が前記セパレータの前記外側面に当接することで前記径方向に前記セパレータを挟持する複数の内側延出部と、を有する保持部材と、を備えるガスセンサにおいて、
前記外側屈曲部の曲率半径は、前記内側屈曲部の曲率半径よりも大きい、ことを特徴とするガスセンサ。
軸線方向に延び、特定ガスの濃度を検出するための検出素子と、
前記検出素子の周囲を取り囲んで保持する主体金具と、
前記主体金具の後端側に取付けられた筒状の外筒と、
絶縁セラミックからなる筒状であり、前記外筒内に配置されるセパレータと、
前記外筒と前記セパレータとの間隙に配置され、自身の内部に前記セパレータを保持する筒状の保持部材であって、
前記セパレータの外側面を取り囲む筒部と、
前記筒部の後端に周方向に亘って接続され、前記軸線方向の後端側に向かうに従い径方向内側に向かって縮径するテーパ部と、
前記テーパ部のうち前記径方向内側の端部に周方向に間隔をあけて接続され、前記径方向内側に向かって延びると共に、前記セパレータを前記軸線方向に支持する複数の支持部と、
前記テーパ部のうち前記径方向内側の端部に接続されると共に、周方向に隣り合う２つの前記支持部の間に配置され、前記軸線方向の先端側に向かって延び、先端側端部が前記セパレータの前記外側面に当接することで前記径方向に前記セパレータを挟持する複数の内側延出部と、を有する保持部材と、を備えるガスセンサにおいて、
前記テーパ部の先端側から後端側に延びる方向と前記軸線方向との成す角度は４５°以下であり、
且つ、前記支持部の前記径方向に沿った長さは、前記支持部と前記セパレータとの当接位置と前記筒部の外側面との前記径方向に沿った最大長さの半分以下である、ことを特徴とするガスセンサ。