WO2019044746A1

WO2019044746A1 - ガスセンサ

Info

Publication number: WO2019044746A1
Application number: PCT/JP2018/031518
Authority: WO
Inventors: 直人小澤
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2019-03-07
Also published as: DE112018004919T5; CN111051872A; JP2019045260A; US20200191743A1; JP6747407B2; CN111051872B

Abstract

ガスセンサは、センサ素子（２）、複数のバネ端子（３）及びバネ用インシュレータ（４）を備える。複数のバネ端子（３）は、屈曲する線材によって構成されている。バネ用インシュレータ（４）は、センサ素子（２）の基端部が挿入された挿入穴（４１）と、挿入穴（４１）に連通された複数の保持溝（４２）とを有する。バネ端子（３）は、保持溝（４２）内に保持される保持部（３１）と、保持部（３１）から延設され、保持部（３１）に対して撓んでセンサ素子（２）の端子接触部（２８Ａ，２８Ｂ）に接触するアーム部（３２）とを有する。挿入穴（４１）へのセンサ素子（２）の挿入方向から見たときに、バネ端子（３）における、保持部（３１）に対するアーム部（３２）の撓み方向（Ｆ）は、端子接触部（２８Ａ，２８Ｂ）の外面に対して傾斜している。

Description

ガスセンサ

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１７年８月３１日に出願された日本の特許出願番号２０１７－１６７５５８号に基づくものであり、その記載内容を援用する。

　本開示は、インシュレータに保持されたバネ端子にセンサ素子が接触する構造を有するガスセンサに関する。

　ガスセンサは、内燃機関から排気される排ガス中の酸素、特定ガス成分等の濃度を検出するために用いられる。ガスセンサのセンサ素子には、板状の固体電解質体に対して、排ガスが導入されるガス室等を形成する絶縁層が積層された積層タイプのものがある。積層タイプのセンサ素子の端部は、インシュレータの挿入穴に収容され、インシュレータの保持溝に保持されたバネ端子に電気的に接続される。

　より具体的には、バネ端子は、保持部と、保持部に対して撓んでセンサ素子に接触するアーム部とを有する。バネ端子は、センサ素子の両側に配置され、アーム部がセンサ素子に接触して撓む際に、センサ素子を両側から挟み込む。また、センサ素子の外面には、固体電解質体に設けられた電極に繋がる端子接触部が配置されている。そして、バネ端子のアーム部が端子接触部に接触し、センサ素子の電極がバネ端子を介して、ガスセンサの外部に電気接続される。

　また、車両等への搭載上の制約から、ガスセンサを小型化する要求がある。そこで、バネ端子を線材によって構成し、バネ端子の配置間隔を小さくするとともに、インシュレータの外形を小さくすることが行われている。例えば、特許文献１においては、線材によって構成されたバネ端子を用いたガスセンサについて開示されている。

特開２０１５－１４５８３１号公報

　ガスセンサの組付時においては、複数の保持溝のそれぞれにバネ端子が保持されたインシュレータの挿入穴に対して、センサ素子の端部が挿入される。しかしながら、特許文献１等に開示されるバネ端子のアーム部は、センサ素子の外面における端子接触部に対して垂直に接触して、保持部に対して撓む。このアーム部の撓み方向は、センサ素子の厚み方向として、端子接触部の外面に対して垂直な方向となる。

　そのため、アーム部が撓む際に、アーム部が端子接触部の外面上を滑るときには、アーム部が電極接触部に対して左右のいずれかに位置ずれするおそれがある。その結果、端子接触部に対するアーム部の接触位置が定まらず、アーム部と端子接触部との間に接触不良が生じるおそれがある。ゆえに、バネ端子とセンサ素子との間の電気接続の状態を改善するためには、更なる工夫が必要とされる。

　本開示は、バネ端子とセンサ素子との間の電気接続の状態を良好にすることができるガスセンサを提供しようとして得られたものである。

　本開示の一態様は、端子接触部が基端部の外面に複数設けられ、ガス検出を行うためのセンサ素子と、
　屈曲する線材によって構成された複数のバネ端子と、
　前記センサ素子の前記基端部が挿入された挿入穴、及び前記挿入穴に連通された複数の保持溝を有するインシュレータと、を備えるガスセンサにおいて、
　前記バネ端子は、前記保持溝内に保持される保持部と、前記保持部から延設され、前記保持部に対して撓んで前記端子接触部に接触するアーム部とを有しており、
　前記挿入穴への前記センサ素子の挿入方向から見たときに、複数の前記バネ端子のうちの少なくとも１つである傾斜バネ端子における、前記保持部に対する前記アーム部の撓み方向は、前記端子接触部の外面に対して傾斜している、ガスセンサにある。

　前記一態様のガスセンサにおいては、インシュレータに保持されたバネ端子のアーム部の撓み方向に工夫をしている。具体的には、挿入穴へのセンサ素子の挿入方向から見たときに、複数のバネ端子のうちの少なくとも１つにおける、保持部に対するアーム部の撓み方向は、端子接触部の外面に対して傾斜している。

　そして、インシュレータの挿入穴へセンサ素子を挿入する際には、アーム部は、端子接触部の外面に対して傾斜する方向に撓む。また、アーム部が端子接触部の外面上を滑る際には、アーム部が滑る方向が規制される。具体的には、アーム部は、端子接触部の外面の垂線に対する傾斜角度が大きくなる方向に滑る。

　これにより、端子接触部に対するアーム部の接触位置が定まり、アーム部と端子接触部との間に接触不良が生じにくくすることができる。それ故、前記一態様のガスセンサによれば、バネ端子とセンサ素子との間の電気接続の状態を良好にすることができる。

　なお、本開示の一態様において示す各構成要素のカッコ書きの符号は、実施形態における図中の符号との対応関係を示すが、各構成要素を実施形態の内容のみに限定するものではない。

　本開示についての目的、特徴、利点等は、添付の図面を参照する後記の詳細な記述によって、より明確になる。本開示の図面を以下に示す。
実施形態１にかかる、ガスセンサを示す断面図。実施形態１にかかる、ガスセンサにおけるバネ端子の周辺を拡大して示す断面図。実施形態１にかかる、ガスセンサにおけるバネ端子の周辺を示す、図１のIII－III矢視断面図。実施形態１にかかる、センサ素子を示す断面図。実施形態１にかかる、センサ素子を分解して示す斜視図。実施形態１にかかる、センサ素子の外面における端子接触部の周辺を、センサ素子の厚み方向から見た状態で示す説明図。実施形態１にかかる、バネ用インシュレータを、センサ素子の厚み方向から見た状態で示す断面図。実施形態１にかかる、バネ用インシュレータの周辺を示す、図１のVIII－VIII矢視断面図。実施形態１にかかる、センサ素子が挿入される前の状態の、バネ端子が保持されたバネ用インシュレータを示す、図１のIII－III矢視相当の断面図。実施形態１にかかる、バネ端子が保持されたバネ用インシュレータの挿入穴へ、センサ素子を挿入する状態を示す断面図。比較形態にかかる、センサ素子が挿入される前の状態の、バネ端子が保持されたバネ用インシュレータを示す、図１のIII－III矢視相当の断面図。比較形態にかかる、バネ端子が保持されたバネ用インシュレータの挿入穴にセンサ素子が挿入された状態を示す、図１のIII－III矢視相当の断面図。実施形態１にかかる、他のガスセンサにおけるバネ端子の周辺を示す、図１のIII－III矢視相当の断面図。実施形態２にかかる、ガスセンサにおけるバネ端子の周辺を示す、図１のIII－III矢視相当の断面図。実施形態２にかかる、センサ素子の外面における端子接触部の周辺を、センサ素子の厚み方向から見た状態で示す説明図。実施形態２にかかる、他のガスセンサにおけるバネ端子の周辺を示す、図１のIII－III矢視相当の断面図。実施形態３にかかる、バネ用インシュレータの保持溝の形成状態を、センサ素子の厚み方向から見た状態で示す断面図。実施形態３にかかる、バネ用インシュレータの保持溝の形成状態を示す、図１のIII－III矢視相当の断面図。実施形態３にかかる、他のバネ用インシュレータの保持溝の形成状態を示す、図１のIII－III矢視相当の断面図。実施形態４にかかる、センサ素子の端子接触部に接触するバネ端子を示す説明図。実施形態４にかかる、センサ素子の端子接触部に接触する他のバネ端子を示す説明図。実施形態４にかかる、センサ素子の端子接触部に接触する他のバネ端子を示す説明図。

　前述したガスセンサにかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
　本形態のガスセンサ１は、図１及び図２に示すように、センサ素子２、複数のバネ端子３及びバネ用インシュレータ４を備える。センサ素子２は、ガス検出を行うためのものであり、センサ素子２の基端部２０４の外面２０１，２０２には、複数の端子接触部２８Ａ，２８Ｂが設けられている。複数のバネ端子３は、屈曲する線材によって構成されている。バネ用インシュレータ４は、センサ素子２の基端部２０４が挿入された挿入穴４１と、挿入穴４１に連通された複数の保持溝４２とを有する。

　バネ端子３は、図２に示すように、保持溝４２内に保持される保持部３１と、保持部３１から延設され、保持部３１に対して撓んで端子接触部２８Ａ，２８Ｂに接触するアーム部３２とを有する。図３に示すように、挿入穴４１へのセンサ素子２の挿入方向Ｄから見たときに、複数のバネ端子３のうちの少なくとも１つである傾斜バネ端子３Ａにおける、保持部３１に対するアーム部３２の撓み方向Ｆは、端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面に対して傾斜している。

　本形態の全てのバネ端子３は、傾斜バネ端子３Ａである。また、端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面とは、センサ素子２の外面２０１，２０２と平行な表面のことをいう。

　以下に、本形態のガスセンサ１について詳説する。
（内燃機関）
　図１に示すように、本形態のガスセンサ１は、車両の内燃機関（エンジン）の排気系統の配管８に配置されて、配管８内を流れる排ガスＧ中の酸素又は特定ガス成分を検出するものである。ガスセンサ１は、配管８における、触媒の配置箇所よりも上流側に配置することができ、配管８における、触媒の配置箇所よりも下流側に配置することもできる。また、ガスセンサ１を配置する配管８は、排ガスＧを利用して内燃機関が吸入する空気の圧力を高める過給機の吸入側の配管とすることもできる。また、ガスセンサ１を配置する配管８は、内燃機関から排気通路に排気される排ガスＧの一部を、内燃機関の吸気通路に再循環させる排気再循環機構における配管とすることもできる。

　また、ガスセンサ１を配置する配管８が搭載された車両は、燃料を用いて走行する一般的な車両の他、停車時にアイドリングストップを行う車両、ハイブリッド車両等とすることができる。また、ガスセンサ１は、一対の電極間に生じる起電力を検出する酸素濃淡電池式のもの、一対の電極間に電圧を印加したときに生じる限界電流特性を利用する限界電流式のものとすることができる。

　本形態のガスセンサ１は、ガス検出を行う用途として、排ガスＧから求められる内燃機関の空燃比を検出する用途に用いられる。ガスセンサ１は、これ以外にも、ＮＯｘ等の特定ガス成分を検出する用途、内燃機関から排気される排ガスＧの酸素濃度を検出する用途、排ガスＧから求められる内燃機関の空燃比が、理論空燃比に対して燃料リッチ側にあるか燃料リーン側にあるかを検出する用途等に用いることができる。

（センサ素子２）
　図４及び図５に示すように、センサ素子２は、一対の電極２２Ａ，２２Ｂが設けられた板状の固体電解質体２１と、固体電解質体２１に積層されたヒータ２３とを有する。固体電解質体２１の第１主面２１１には、排ガスＧに晒される検出電極２２Ａが設けられており、固体電解質体２１の第２主面２１２には、大気Ａに晒される基準電極２２Ｂが設けられている。固体電解質体２１の第１主面２１１には、第１主面２１１に積層された絶縁層２４Ａによって、排ガスＧが導入されるガス室２６が隣接して形成されている。検出電極２２Ａは、ガス室２６内に配置されている。固体電解質体２１の第２主面２１２には、第２主面２１２に積層されたヒータ２３の絶縁層２４Ｂによって、大気Ａが導入される大気ダクト２７が隣接して形成されている。基準電極２２Ｂは、大気ダクト２７内に配置されている。

　ガス室２６を形成する絶縁層２４Ａの一部は、排ガスＧを通過させる性質を有する多孔質の拡散抵抗層２５として形成されている。拡散抵抗層２５は、一定の拡散速度でガス室２６へ排ガスＧを導入するものである。本形態のガスセンサ１は、空燃比センサを構成し、検出電極２２Ａと基準電極２２Ｂとの間には、限界電流特性を発現するための電圧が印加される。また、ガス室２６は、センサ素子２の先端部２０３に形成されており、大気ダクト２７は、センサ素子２の先端部２０３から基端部２０４の端面まで形成されている。大気ダクト２７へは、ガスセンサ１内に入る大気Ａが導入される。

　図５に示すように、ヒータ２３は、絶縁層２４Ｂ内に埋設された発熱体２３０を有する。発熱体２３０は、通電によって発熱する発熱部２３１と、発熱部２３１に繋がる一対のリード部２３２とを有する。発熱部２３１は、検出電極２２Ａ及び基準電極２２Ｂに対向する位置に配置されており、一対のリード部２３２は、発熱部２３１からセンサ素子２の基端部２０４まで配置されている。また、検出電極２２Ａに繋がるリード部２２１及び基準電極２２Ｂに繋がるリード部２２１は、センサ素子２の基端部２０４まで配置されている。

　センサ素子２は、長尺形状に形成されている。センサ素子２の挿入方向Ｄは、センサ素子２の長尺方向に沿った方向となる。センサ素子２の長尺方向の先端部２０３には、検出電極２２Ａ、基準電極２２Ｂ、ガス室２６及び拡散抵抗層２５による検知部２０５が形成されている。センサ素子２の長尺方向の基端部２０４の外面２０１，２０２には、複数の端子接触部２８Ａ，２８Ｂが形成されている。また、図１及び図４に示すように、センサ素子２の先端部２０３の外周には、検知部２０５を覆うように多孔質保護層２９が設けられている。

　センサ素子２において、端子接触部２８Ａ，２８Ｂが配置されてバネ端子３と向き合う方向を厚み方向Ｔといい、挿入方向Ｄと厚み方向Ｔとに直交する方向を幅方向Ｗという。厚み方向Ｔは、固体電解質体２１に検出電極２２Ａと基準電極２２Ｂとが対向して設けられた方向となる。また、挿入方向Ｄ、厚み方向Ｔ及び幅方向Ｗは、センサ素子２、バネ用インシュレータ４、ガスセンサ１等において共通する方向を示す。また、挿入方向Ｄは、両側に向けた方向を示し、図１、図２、図５、図６等においては、挿入方向Ｄにおける先端側をＤ１で示し、挿入方向Ｄにおける基端側をＤ２で示す。

　図３、図５及び図６に示すように、センサ素子２の基端部２０４における端子接触部２８Ａ，２８Ｂは、挿入方向Ｄに直交する幅方向Ｗに複数並んで設けられている。また、端子接触部２８Ａ，２８Ｂは、センサ素子２の厚み方向Ｔの両側の外面２０１，２０２に設けられている。複数の端子接触部２８Ａ，２８Ｂは、検出電極２２Ａのリード部２２１と、基準電極２２Ｂのリード部２２１とにそれぞれ繋がる２つの第１端子接触部２８Ａと、発熱体２３０のリード部２３２に繋がる２つの第２端子接触部２８Ｂとからなる。本形態においては、センサ素子２の第１外面２０１において、２つの第１端子接触部２８Ａが幅方向Ｗに並んで配置されており、センサ素子２の第２外面２０２において、２つの第２端子接触部２８Ｂが幅方向Ｗに並んで配置されている。第１外面２０１は、固体電解質体２１に検出電極２２Ａが設けられた側に位置する外面であり、第２外面２０２は、固体電解質体２１に基準電極２２Ｂが設けられた側に位置する外面である。

　また、本形態においては、絶縁層２４Ａが固体電解質体２１の長尺方向の全長に亘って形成されており、センサ素子２の第１外面２０１及び第２外面２０２は、絶縁層２４Ａ，２４Ｂの外面である。なお、絶縁層２４Ａが、センサ素子２の先端部２０３を含む部位に形成され、センサ素子２の基端部２０４まで形成されていない場合には、第１外面２０１は、固体電解質体２１の外面としてもよい。

　各電極２２Ａ，２２Ｂは、酸素に対する触媒活性を有する貴金属を含有する材料からなり、固体電解質体２１は、酸素イオンの伝導性を有するジルコニア材料からなる。絶縁層２４Ａ，２４Ｂ及び拡散抵抗層２５は、絶縁性のセラミックスとしてのアルミナ材料からなる。

（素子用インシュレータ５）
　図１に示すように、ガスセンサ１には、センサ素子２を挿通させて保持するための素子用インシュレータ５と、複数のバネ端子３を保持するためのバネ用インシュレータ４とが配置されている。素子用インシュレータ５は、絶縁碍子ともいい、アルミナ等の絶縁性のセラミックスによって形成されている。素子用インシュレータ５は、セラミックスの粉体を圧縮して成形されている。素子用インシュレータ５には、センサ素子２を配置するために、挿入方向Ｄに向けて貫通する配置穴５１が形成されている。配置穴５１には、センサ素子２の長尺方向の中間位置が挿通されている。センサ素子２は、配置穴５１の基端側に形成された凹部５２内に充填されるガラス材５３等によって素子用インシュレータ５に固定されている。

（ハウジング６）
　図１に示すように、ハウジング６には、挿入方向Ｄに向けて貫通するハウジング穴６１が形成されている。素子用インシュレータ５は、ハウジング穴６１内に配置されている。また、ハウジング６の外周の全周には、配管８に設けられた取付穴８１に挿通されたガスセンサ１を、配管８に取り付けるための、ねじ部６２及び六角形状のフランジ部６３が形成されている。

（配線用カバー７Ａ及び素子用カバー７Ｂ）
　図１に示すように、ハウジング６の基端側部分には、バネ用インシュレータ４を覆う配線用カバー７Ａが装着されている。配線用カバー７Ａは、内周側に位置する内周側カバー７１と、内周側カバー７１の外周側に重なる外周側カバー７２とによって構成されている。外周側カバー７２には、大気Ａが導入される導入孔７２１が形成されている。内周側カバー７１と外周側カバー７２との間には、多孔質のシートによって形成されたフィルタ７３が、導入孔７２１を覆う状態で配置されている。フィルタ７３は、気体を通過させる一方、液体を通過させない性質を有する。

　外周側カバー７２の内周側には、リード線３４を挿通させて保持し、配線用カバー７Ａ内を閉塞するためのゴム製のブッシュ７４が配置されている。導入孔７２１及びフィルタ７３を経由して配線用カバー７Ａ内に導入される大気Ａは、センサ素子２の基端側の端面から大気ダクト２７内に導入される。

　ハウジング６の先端側部分には、センサ素子２の先端側部分を覆う素子用カバー７Ｂが装着されている。素子用カバー７Ｂの底部及び側部には、排気系統の配管８内を通過する排ガスＧを、センサ素子２の検知部２０５へ導き、素子用カバー７Ｂの内側と外側とに流通させるための流通孔７５が形成されている。

（バネ用インシュレータ４）
　図１に示すように、バネ用インシュレータ４は、絶縁碍子ともいい、アルミナ等の絶縁性のセラミックスによって形成されている。バネ用インシュレータ４は、セラミックスの粉体を圧縮して成形されている。バネ用インシュレータ４は、素子用インシュレータ５の挿入方向Ｄの基端側に重なって配置されており、センサ素子２の基端部２０４を収容する。

　図２、図３及び図７に示すように、バネ用インシュレータ４の挿入穴４１は、センサ素子２が挿入される側である先端側の端面から、バネ用インシュレータ４を貫通しない有底の孔として形成されている。挿入穴４１は、挿入方向Ｄに直交する平面内の中心位置に形成されている。挿入穴４１は、略四角形状の断面を有するセンサ素子２の形状に合わせて、略四角形状の断面の孔として形成されている。

　図２、図３及び図８に示すように、バネ用インシュレータ４の基端側部分には、複数のバネ端子３の保持部３１の端部が挿通される複数の貫通穴４３が形成されている。バネ用インシュレータ４の保持溝４２は、バネ用インシュレータ４の先端側の端面から形成されており、挿入穴４１に対して厚み方向Ｔから連通されている。保持溝４２は、傾斜バネ端子３Ａを厚み方向Ｔに対して傾斜する状態で配置するために、厚み方向Ｔに対して傾斜する状態で形成されている。バネ用インシュレータ４の保持溝４２には、保持部３１の一部及びアーム部３２の一部が配置される。バネ用インシュレータ４の、挿入方向Ｄに平行な側面としての外周面は、円形の断面形状を有している。図７に示すように、保持溝４２は、バネ用インシュレータ４の先端側の端面から基端側へ連続して形成されている。

（バネ端子３）
　図２、図３及び図９に示すように、バネ用インシュレータ４には、２つの第１端子接触部２８Ａ及び２つの第２端子接触部２８Ｂのそれぞれに個別に接触する４つの傾斜バネ端子３Ａが保持されている。傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２は、保持部３１から折り返されて、保持部３１と撓み方向Ｆにおいて対向している。アーム部３２が保持部３１と対向して形成されることにより、アーム部３２が保持部３１に対して撓む（弾性変形する）ことが可能な、アーム部３２のバネ特性を発現することが容易になる。また、本形態のアーム部３２の撓み方向Ｆは、保持部３１とアーム部３２とが向き合う方向となる。

　図２に示すように、保持部３１は、保持溝４２における外周側の端部に配置される本体部分３１１と、貫通穴４３に挿通される延出部分３１２と、本体部分３１１と延出部分３１２とを接続する接続部分３１３とを有する。本体部分３１１と延出部分３１２とは、互いに平行な状態で、挿入方向Ｄに直交する方向にオフセットして形成されている。アーム部３２は、保持部３１の本体部分３１１に繋がる曲線部分３２１と、曲線部分３２１に繋がる直線部分３２２と、直線部分３２２に設けられて端子接触部２８Ａ，２８Ｂに接触する接触部分３２３とを有する。接触部分３２３は、曲線状に形成されている。

　アーム部３２は、主に曲線部分３２１が曲率半径を小さくするように弾性変形することによって、直線部分３２２及び接触部分３２３が保持部３１の本体部分３１１に近づくようにして撓む。また、アーム部３２は、曲線部分３２１を除くアーム部３２の全体が反ることによっても撓む。アーム部３２が端子接触部２８Ａ，２８Ｂに接触して撓んだときには、アーム部３２が元の状態に戻ろうとするバネ復元力が端子接触部２８Ａ，２８Ｂに作用する。

　図１及び図２に示すように、バネ用インシュレータ４の貫通穴４３に挿通された、バネ端子３の保持部３１の延出部分３１２には、バネ用インシュレータ４の基端側から端子金具３３が装着されている。端子金具３３には、ガスセンサ１の外部における制御装置等に接続されるリード線３４が取り付けられている。

　本形態のバネ端子３は、円形状の断面を有する、線径がφ０．４～０．７ｍｍの範囲内にある丸線材（鋼線）によって構成されている。保持部３１及びアーム部３２は、丸線材が折り曲げられることによって形成されている。丸線材を用いることにより、強度を確保してバネ端子３を構成する線材の幅を極力小さくすることができる。また、丸線材を用いることにより、バネ用インシュレータ４において複数のバネ端子３が占めるスペースを小さくすることができ、バネ用インシュレータ４の小型化、しいてはガスセンサ１の小型化を図ることができる。

　バネ端子３の線径がφ０．４ｍｍ未満である場合には、図３に示すように、バネ端子３と、バネ端子３が配置される、バネ用インシュレータ４の保持溝４２との隙間Ｓが大きくなり、バネ端子３が保持溝４２において幅方向Ｗへ位置ずれする量が大きくなる。そのため、センサ素子２における端子接触部２８Ａ，２８Ｂの幅方向Ｗの幅を大きくする必要が生じ、センサ素子２の小型化を妨げる要因となる。

　一方、バネ端子３の線径がφ０．７ｍｍ超過である場合には、バネ端子３のアーム部３２が撓みにくくなり、複数のバネ端子３が保持されたバネ用インシュレータ４の挿入穴４１へのセンサ素子２の挿入性が悪化する要因となる。また、バネ端子３が配置される、バネ用インシュレータ４の保持溝４２の幅は、バネ用インシュレータ４を成形する成形型の強度を確保する観点から、０．７ｍｍ以上であることが好ましい。

　なお、バネ端子３の断面形状は、扁平形状、楕円形状、四角形状を含む角形状等であってもよい。この場合、バネ端子３の断面における長径部（長辺部）の長さと短径部（短辺部）の長さとの比であるアスペクト比は、１：１～１：２の範囲内になるようにすることができる。

　図３に示すように、傾斜バネ端子３Ａは、幅方向Ｗに並んで配置されるとともに、センサ素子２を介して互いに向き合う位置に配置されている。また、傾斜バネ端子３Ａは、センサ素子２の厚み方向Ｔの両側において、幅方向Ｗに並んで一対に配置されている。傾斜バネ端子３Ａは、センサ素子２の基端部２０４の第１外面２０１に設けられた２つの第１端子接触部２８Ａに対応して、第１外面２０１に対向して幅方向Ｗに２つ並んで配置されている。また、傾斜バネ端子３Ａは、センサ素子２の基端部２０４の第２外面２０２に設けられた２つの第２端子接触部２８Ｂに対応して、第２外面２０２に対向して幅方向Ｗに２つ並んで配置されている。第１外面２０１に対向して配置された２つの傾斜バネ端子３Ａと、第２外面２０２に対向して配置された２つの傾斜バネ端子３Ａとは、センサ素子２を介して互いに向き合っている。

　また、各傾斜バネ端子３Ａが傾斜する方向は、アーム部３２が保持部３１よりもセンサ素子２の幅方向Ｗの中心側に位置する方向となっている。そして、バネ用インシュレータ４を挿入方向Ｄから見たときには、４つの傾斜バネ端子３Ａが、Ｘ形状に近い状態で、センサ素子２の厚み方向Ｔに対して傾斜して配置されている。

　傾斜バネ端子３Ａがセンサ素子２を介して互いに向き合っていることにより、図９に示すように、バネ用インシュレータ４の挿入穴４１にセンサ素子２が挿入されていない状態においては、厚み方向Ｔにおいて互いに対向する傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２の接触部分３２３同士が接触することになる。また、この状態において、アーム部３２が保持部３１よりもセンサ素子２の幅方向Ｗの中心側に位置していることにより、互いに対向する傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２の各接触部分３２３は、いずれも幅方向Ｗの中心側へ位置ずれすることになる。そのため、傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２同士が幅方向Ｗの互いに異なる側へ位置ずれすることが防止される。また、アーム部３２の接触部分３２３が、端子接触部２８Ａ，２８Ｂから幅方向Ｗの外方へ位置ずれして、センサ素子２の幅方向Ｗの外方へ外れることが防止される。同図において、アーム部３２の各接触部分３２３が位置ずれする方向を矢印Ｐによって示す。

　また、各傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２が保持部３１よりもセンサ素子２の幅方向Ｗの中心側に位置していることにより、バネ用インシュレータ４において、複数の傾斜バネ端子３Ａをできるだけ放射状に近い状態に配置することができる。これにより、幅方向Ｗに並ぶ一対の傾斜バネ端子３Ａの保持部３１同士の間隔を広くすることができる。そのため、傾斜バネ端子３Ａに接続される端子金具３３同士、及び端子金具３３を介して傾斜バネ端子３Ａに接続されるリード線３４同士の干渉を容易に避けることができる。

　図３に示すように、センサ素子２の端子接触部２８Ａ，２８Ｂに接触した状態の各傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２は、端子接触部２８Ａ，２８Ｂに接触する前の状態に比べて、端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面に垂直な垂線Ｍに対する、撓み方向Ｆに沿った中心軸線Ｏの傾斜角度θを大きくする状態で撓んでいる。中心軸線Ｏとは、挿入方向Ｄから見たときに、アーム部３２の断面の中心を通る仮想線のことをいう。また、この状態においては、傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２は、保持溝４２の幅方向Ｗにおける中心側の側面４２１に接触して、端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面に対する位置が固定されている。

　同図に示すように、バネ用インシュレータ４の保持溝４２の幅は、バネ端子３の線径よりも大きい。そして、保持溝４２とバネ端子３との間には、隙間Ｓが形成される。これにより、傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２が端子接触部２８Ａ，２８Ｂに接触したときには、アーム部３２が隙間Ｓの範囲内において位置ずれする。このとき、傾斜バネ端子３Ａの撓み方向Ｆが端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面に対して傾斜していることにより、傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２が位置ずれする方向は、垂線Ｍに対するアーム部３２の中心軸線Ｏの傾斜角度θが大きくなる方向となる。

　そして、アーム部３２が保持溝４２の幅方向Ｗにおける中心側の側面４２１に接触することにより、幅方向Ｗへのアーム部３２の位置ずれが規制される。そして、端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面に対するアーム部３２の位置が固定される。これにより、端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面に対するアーム部３２の幅方向Ｗの位置を安定させることができる。そのため、端子接触部２８Ａ，２８Ｂに対する傾斜バネ端子３Ａの接触状態を良好に保つことができる。

　センサ素子２、及びバネ用インシュレータ４に保持された複数の傾斜バネ端子３Ａを挿入方向Ｄから見たときに、傾斜バネ端子３Ａの撓み方向Ｆに沿った中心軸線Ｏと、端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面に対して垂直な垂線Ｍとの間の傾斜角度θは、５～４５°の範囲内にある。傾斜角度θが５°未満である場合には、傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２の撓み方向Ｆが端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面に対して傾斜することによる効果が得られにくい。一方、傾斜角度θが４５°超過である場合には、傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２が端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面を滑りやすくなり、傾斜バネ端子３Ａと端子接触部２８Ａ，２８Ｂとの接触状態が悪化するおそれがある。

　また、図９に示すように、幅方向Ｗに並ぶ２つの傾斜バネ端子３Ａは、バネ用インシュレータ４の挿入穴４１にセンサ素子２が挿入されていない状態において、幅方向Ｗに並ぶ２つの傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２同士が接触しない、位置及び傾斜角度で配置されている。幅方向Ｗに並ぶ２つの傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２同士が接触する場合には、挿入穴４１へのセンサ素子２の挿入性が悪化する。また、この場合には、センサ素子２の外面２０１，２０２に幅方向Ｗに並ぶ複数の端子接触部２８Ａ，２８Ｂを設けることが困難になる。

　次に、本形態のガスセンサ１による作用効果について説明する。
　本形態のガスセンサ１においては、丸線材から構成されたバネ端子３を用いるために、センサ素子２の外面２０１，２０２における端子接触部２８Ａ，２８Ｂに対するバネ端子３の接触状態を良好に保つための工夫をしている。具体的には、バネ端子３のアーム部３２に作用させるバネ復元力を、端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面に対して、厚み方向Ｔに傾斜する状態で作用させる。そして、アーム部３２の接触部分３２３が、端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面の幅方向Ｗの中心側にのみ位置ずれ可能な状態を形成する。

（素子挿入前の状態）
　図９に示すように、バネ用インシュレータ４の挿入穴４１にセンサ素子２の基端部２０４が挿入されていない素子挿入前の状態においては、各傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２同士が、厚み方向Ｔに対して傾斜する方向へバネ復元力を作用させながら、厚み方向Ｔにおいて互いに接触している。このとき、各傾斜バネ端子３Ａの互いに接触するアーム部３２は、バネ復元力の作用により、いずれも幅方向Ｗの中心側へ位置ずれして位置が決まる。これにより、互いに接触するアーム部３２が、幅方向Ｗの互いに異なる側へ位置ずれすることが防止され、互いに接触するアーム部３２が幅方向Ｗにすれ違うことが防止される。そのため、図１０に示すように、バネ用インシュレータ４の挿入穴４１へセンサ素子２の基端部２０４を挿入するときにおいて、アーム部３２を円滑に撓ませることができ、挿入穴４１へのセンサ素子２の挿入性を良好に保つことができる。

　仮に、比較形態として、図１１に示すように、厚み方向Ｔにおいて互いに接触する、バネ端子３Ｘのアーム部３２が、厚み方向Ｔに沿ってバネ復元力を作用させる場合には、バネ端子３Ｘが丸線材によって構成されるために、各アーム部３２が幅方向Ｗの互いに異なる側へ位置ずれし、幅方向Ｗにすれ違うおそれがある。同図において、バネ用インシュレータを符号４Ｘによって示し、保持溝を符号４２Ｘによって示す。この場合には、バネ用インシュレータ４Ｘの挿入穴４１へセンサ素子２の基端部２０４を挿入するときにおいて、アーム部３２が円滑に撓むことができないおそれがあり、挿入穴４１へのセンサ素子２の挿入性を悪化させるおそれがある。

（素子挿入後の状態）
　図３に示すように、バネ用インシュレータ４の挿入穴４１にセンサ素子２の基端部２０４が挿入された素子挿入後の状態においては、各傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２の接触部分３２３は、端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面に対して幅方向Ｗの中心側にのみ位置ずれしている。各アーム部３２は、各アーム部３２の中心軸線Ｏと垂線Ｍとの間の傾斜角度θが大きくなるように位置ずれしている。同図において、アーム部３２の各接触部分３２３が位置ずれする方向を矢印Ｐによって示す。

　また、各傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２は、バネ用インシュレータ４の保持溝４２の幅方向Ｗにおける中心側の側面４２１に接触する。これにより、アーム部３２の接触部分３２３が位置ずれする方向及び位置ずれする量が規制され、アーム部３２の接触部分３２３が端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面に接触する位置が定まる。そのため、端子接触部２８Ａ，２８Ｂに対するアーム部３２の接触位置が定まり、アーム部３２と端子接触部２８Ａ，２８Ｂとの間に接触不良が生じにくくすることができる。

　仮に、比較形態として、図１２に示すように、厚み方向Ｔにおいて互いに接触する、バネ端子３Ｘのアーム部３２が、厚み方向Ｔに沿ってバネ復元力を作用させる場合には、アーム部３２が幅方向Ｗのいずれの側へ位置ずれするかが定まらない。同図において、アーム部３２の各接触部分３２３が位置ずれする方向が定まらない状態を符号Ｑによって示す。これにより、アーム部３２の接触部分３２３が端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面に接触する位置にばらつきが生じる。そのため、端子接触部２８Ａ，２８Ｂに対するアーム部３２の接触位置が定まりにくく、アーム部３２と端子接触部２８Ａ，２８Ｂとの間に接触不良が生じるおそれがある。

　このように、本形態の傾斜バネ端子３Ａの接触構造を有するガスセンサ１によれば、バネ用インシュレータ４の挿入穴４１へのセンサ素子２の、素子挿入前の状態及び素子挿入後の状態のいずれにおいても、傾斜バネ端子３Ａの状態を適切に保つことができる。それ故、本形態のガスセンサ１によれば、バネ端子３とセンサ素子２との間の電気接続の状態を良好にすることができる。

　また、センサ素子２にヒータ２３が積層されない場合には、第２端子接触部２８Ｂ及び第２端子接触部２８Ｂに接触する傾斜バネ端子３Ａが不要になる。この場合には、図１３に示すように、第１端子接触部２８Ａをセンサ素子２の第１外面２０１に形成し、傾斜バネ端子３Ａは、センサ素子２の第１外面２０１の第１端子接触部２８Ａに接触する２つのみとすることもできる。

＜実施形態２＞
　本形態は、バネ用インシュレータ４におけるバネ端子３の保持数が６つである場合について示す。
　図１４に示すように、本形態のバネ用インシュレータ４には、４つの傾斜バネ端子３Ａの他に、２つの垂直バネ端子３Ｂが保持される。垂直バネ端子３Ｂは、バネ用インシュレータ４に保持される複数のバネ端子３のうちの傾斜バネ端子３Ａ以外のバネ端子３である。

　垂直バネ端子３Ｂは、幅方向Ｗに並ぶ一対の傾斜バネ端子３Ａの間において、アーム部３２の撓み方向Ｆが端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面に対して垂直になる状態で配置されている。バネ用インシュレータ４には、厚み方向Ｔに傾斜する傾斜バネ端子３Ａ用の保持溝４２Ａと、厚み方向Ｔに平行な垂直バネ端子３Ｂ用の保持溝４２Ｂとが形成されている。

　本形態のバネ端子３は、センサ素子２に設けられた電極の数が４つであり、かつヒータ２３の発熱体２３０のリード部２３２が２つであることによって、合計６つが使用される。本形態のガスセンサ１は、例えば、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の特定ガス成分の濃度を検出するＮＯｘセンサとすることができる。ＮＯｘセンサのセンサ素子２においては、ガス室２６における排ガスＧ中の酸素を排出するために固体電解質体２１の第１主面２１１に設けられたポンプ電極と、ガス室２６における排ガスＧの残留酸素濃度を検出するために固体電解質体２１の第１主面２１１に設けられたモニタ電極と、ガス室２６における排ガスＧのＮＯｘ濃度を検出するために固体電解質体２１の第１主面２１１に設けられたセンサ電極と、固体電解質体２１の第２主面２１２に設けられた、大気Ａに晒される基準電極との４つの電極が用いられる。また、センサ素子２には、ヒータ２３が積層されている。

　図１５に示すように、センサ素子２の第１外面２０１及び第２外面２０２には、それぞれ３つの端子接触部２８Ｃ，２８Ｄが形成されている。第１外面２０１には、ポンプ電極、モニタ電極及びセンサ電極のそれぞれのリード部２２１に繋がる３つの端子接触部２８Ｃ，２８Ｄが形成されている。第２外面２０２には、基準電極のリード部２２１と、ヒータ２３の発熱体２３０のリード部２３２とにそれぞれ繋がる３つの端子接触部２８Ｃ，２８Ｄが形成されている。

　センサ素子２の各外面２０１，２０２に形成された３つの端子接触部２８Ｃ，２８Ｄには、センサ素子２の基端部２０４の基端側において幅方向Ｗに２つ並んで形成された基端側端子接触部２８Ｄと、基端側端子接触部２８Ｄの先端側に隣接して形成された先端側端子接触部２８Ｃとがある。２つの基端側端子接触部２８Ｄには、幅方向Ｗに並ぶ２つの傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２が接触する。また、先端側端子接触部２８Ｃには、垂直バネ端子３Ｂのアーム部３２が接触する。

　図１５に示すように、垂直バネ端子３Ｂと接触する先端側端子接触部２８Ｃの幅方向Ｗの形成幅は、基端側端子接触部２８Ｄの幅方向Ｗの形成幅に比べて大きい。これにより、垂直バネ端子３Ｂのアーム部３２の、センサ素子２の幅方向Ｗのいずれの側への位置ずれも許容することができる。また、ポンプ電極、モニタ電極、センサ電極、基準電極、発熱体２３０と、傾斜バネ端子３Ａ及び垂直バネ端子３Ｂとの対応関係は、いずれの対応関係とすることもできる。

　本形態のガスセンサ１においては、センサ素子２に用いられる電極の数の増加に応じて、一対の傾斜バネ端子３Ａの間に垂直バネ端子３Ｂを配置している。そして、垂直バネ端子３Ｂが接触する先端側端子接触部２８Ｃの幅方向Ｗの形成幅は、傾斜バネ端子３Ａが接触する基端側端子接触部２８Ｄの幅方向Ｗの形成幅よりも大きい。これにより、垂直バネ端子３Ｂを用いる場合においても、この垂直バネ端子３Ｂと先端側端子接触部２８Ｃとの接触状態を良好に保つことができる。

　なお、ＮＯｘセンサのセンサ素子２にヒータ２３が積層されない場合には、ポンプ電極、モニタ電極、センサ電極及び基準電極の４つの電極を、センサ素子２の第１外面２０１及び第２外面２０２に２つずつ形成された端子接触部２８Ａ，２８Ｂと、４つの傾斜バネ端子３Ａとに対応させることができる。
　また、図１６に示すように、垂直バネ端子３Ｂは、センサ素子２の第１外面２０１においてのみ用い、ガスセンサ１においては、合計５つのバネ端子３を用いることもできる。

　本形態のガスセンサ１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。

＜実施形態３＞
　本形態は、バネ用インシュレータ４における保持溝４２の変形例について示す。
　保持溝４２は、図１７に示すように、バネ用インシュレータ４の先端側の端面から基端側へ連続して形成するのではなく、バネ用インシュレータ４の先端側部分に形成された凹部４４から基端側に向けて形成されていてもよい。

　また、保持溝４２は、挿入方向Ｄから見た状態において直線状に形成する以外にも、図１８及び図１９に示すように、挿入方向Ｄから見た状態において段差状に形成することもできる。段差状の保持溝４２は、傾斜バネ端子３Ａがセンサ素子２の厚み方向Ｔに対して傾斜して配置されるように形成する。傾斜バネ端子３Ａの保持部３１は、段差状の保持溝４２の幅方向Ｗにおける外側の角部に配置される。傾斜バネ端子３Ａのアーム部３２は、保持部３１から幅方向Ｗの中心側に向けて配置される。

　図１８には、保持溝４２における、厚み方向Ｔの中心側に位置する部分４２２の幅方向Ｗの幅を、保持溝４２における、厚み方向Ｔの外側に位置する部分４２３の幅方向Ｗの幅よりも小さくした例を示す。また、図１９には、保持溝４２における、厚み方向Ｔの中心側に位置する部分４２２を、保持溝４２における、厚み方向Ｔの外側に位置する部分４２３よりも幅方向Ｗの中心側に形成した例を示す。これらの段差状の保持溝４２の形成により、傾斜バネ端子３Ａを、端子接触部２８Ａ，２８Ｂの外面に対して傾斜させることができる。

＜実施形態４＞
　本形態は、バネ端子３の形状の変形例について示す。
　バネ端子３の保持部３１は、撓み方向Ｆにおける位置がオフセットするように屈曲して形成する以外にも、図２０に示すように、挿入方向Ｄに平行な直線状に形成することもできる。また、アーム部３２は、保持部３１から挿入方向Ｄに折り返して形成する以外にも、図２１に示すように、保持部３１の挿入方向Ｄの先端側の端部から、先端側へ延設する状態で形成することもできる。また、小型化には反することになるが、図２２に示すように、アーム部３２は、保持部３１の挿入方向Ｄの先端側の端部から基端側へ折り返し、さらに先端側に折り返す形状に形成することもできる。

　図２０～図２２においては、センサ素子２の片側の外面に配置されたバネ端子３について示す。バネ端子３は、センサ素子２の両側の外面に配置されていてもよい。
　本形態のガスセンサ１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。

　また、ガスセンサ１においてバネ端子３を用いる数は、センサ素子２に設けられる電極の数に合わせて適宜変更することができる。また、ガスセンサ１において２枚の固体電解質体２１を用い、ポンプ電極が形成される固体電解質体２１と、モニタ電極及びセンサ電極が形成される固体電解質体２１とを別のものとしてもよい。また、各実施形態に示す構造は、大気ダクト２７が形成されていないセンサ素子２に対して適用することもできる。

　本開示は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。また、本開示は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。さらに、本開示から想定される様々な構成要素の組み合わせ、形態等も本開示の技術思想に含まれる。

Claims

　端子接触部（２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ）が基端部（２０４）の外面（２０１，２０２）に複数設けられ、ガス検出を行うためのセンサ素子（２）と、
　屈曲する線材によって構成された複数のバネ端子（３）と、
　前記センサ素子の前記基端部が挿入された挿入穴（４１）、及び前記挿入穴に連通された複数の保持溝（４２）を有するインシュレータ（４）と、を備えるガスセンサ（１）において、
　前記バネ端子は、前記保持溝内に保持される保持部（３１）と、前記保持部から延設され、前記保持部に対して撓んで前記端子接触部に接触するアーム部（３２）とを有しており、
　前記挿入穴への前記センサ素子の挿入方向（Ｄ）から見たときに、複数の前記バネ端子のうちの少なくとも１つである傾斜バネ端子（３Ａ）における、前記保持部に対する前記アーム部の撓み方向（Ｆ）は、前記端子接触部の外面に対して傾斜している、ガスセンサ。
　前記端子接触部は、前記挿入方向に直交する幅方向（Ｗ）に複数並んで設けられており、
　前記傾斜バネ端子は、前記幅方向に並んで配置されており、
　前記傾斜バネ端子の前記アーム部は、前記保持部よりも前記センサ素子の前記幅方向の中心側に位置する、請求項１に記載のガスセンサ。
　前記傾斜バネ端子の前記アーム部は、前記端子接触部の外面に垂直な垂線（Ｍ）に対する、前記撓み方向に沿った中心軸線（Ｏ）の傾斜角度（θ）を大きくする状態で撓み、かつ、前記保持溝の前記幅方向における中心側の側面（４２１）に接触して、前記端子接触部の外面に対する位置が固定されている、請求項２に記載のガスセンサ。
　前記端子接触部は、前記センサ素子の、前記挿入方向と前記幅方向とに直交する厚み方向（Ｔ）の両側に設けられており、
　前記傾斜バネ端子は、前記センサ素子を介して互いに向き合う位置に配置されている、請求項２又は３に記載のガスセンサ。
　前記傾斜バネ端子は、前記センサ素子の前記厚み方向の両側において、前記幅方向に並んで一対に配置されており、
　複数の前記バネ端子のうちの前記傾斜バネ端子以外のバネ端子である垂直バネ端子（３Ｂ）は、前記幅方向に並ぶ一対の前記傾斜バネ端子の間において、前記アーム部の前記撓み方向が前記端子接触部の外面に対して垂直になる状態で配置されている、請求項２～４のいずれか１項に記載のガスセンサ。
　前記センサ素子は、少なくとも一対の電極（２２Ａ，２２Ｂ）が設けられた固体電解質体（２１）と、前記固体電解質体に積層されたヒータ（２３）とを有しており、
　複数の前記端子接触部には、前記電極に繋がる第１端子接触部（２８Ａ）と、前記ヒータの発熱体（２３０）に繋がる第２端子接触部（２８Ｂ）とが含まれる、請求項２～５のいずれか１項に記載のガスセンサ。
　前記挿入方向から見たときに、前記傾斜バネ端子の前記撓み方向に沿った中心軸線（Ｏ）と、前記端子接触部の外面に対して垂直な垂線（Ｍ）との間の傾斜角度（θ）は、５～４５°の範囲内にある、請求項２～６のいずれか１項に記載のガスセンサ。
　複数の前記バネ端子は、円形状の断面を有する、線径がφ０．４～０．７ｍｍの範囲内にある丸線材によって構成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載のガスセンサ。
　前記アーム部は、前記保持部から折り返されて前記保持部と対向している、請求項１～８のいずれか１項に記載のガスセンサ。