特許 5767601 ガスセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5767601

(24)【登録日】2015年6月26日

(45)【発行日】2015年8月19日

(54)【発明の名称】ガスセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/409 20060101AFI20150730BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/58 B

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-97809(P2012-97809)

(22)【出願日】2012年4月23日

(65)【公開番号】特開2013-210358(P2013-210358A)

(43)【公開日】2013年10月10日

【審査請求日】2014年2月12日

(31)【優先権主張番号】特願2012-44021(P2012-44021)

(32)【優先日】2012年2月29日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100113022

【弁理士】

【氏名又は名称】赤尾 謙一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100110249

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 昭

(74)【代理人】

【識別番号】100116090

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 和彦

(72)【発明者】

【氏名】大場 建弘

(72)【発明者】

【氏名】山田 裕一

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 慎悟

(72)【発明者】

【氏名】多比良 大輔

(72)【発明者】

【氏名】古田 紘也

【審査官】 櫃本 研太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０５３４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２４９６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０７０３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３９２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１６８６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００２８９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／４０７

Ｇ０１Ｎ ２７／４１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線方向に延び、被測定ガス中の被検出ガス濃度を検出するセンサ素子と、
前記センサ素子の後端側に配置される絶縁部材であり、軸線方向に貫通する貫通孔と、軸線方向に貫通し、リード線と電気的に接続される端子金具が保持された端子収納穴とを有する筒状の絶縁部材と、
前記絶縁部材の後端向き面に自身の先端向き面を接して配置され、軸線方向に貫通する略円形の大気導入孔を有する筒状のシール部材と、該大気導入孔に嵌挿される略円筒状のフィルタ留具と、前記フィルタ留具に保持され、前記大気導入孔を閉塞する通気性のフィルタと、
を備えるガスセンサであって、
前記大気導入孔は、前記貫通孔と少なくとも一部で重なり、
前記フィルタ留具の先端側から径方向外側にフランジ部が延び、該フランジ部の後端向き面は前記シール部材の先端に向く係止面に係止され、該フランジ部の先端向き面の少なくとも一部は前記絶縁部材の後端向き面によって後端側に当接され、
前記絶縁部材の後端向き面における前記貫通孔の最大内接円の直径は、前記フィルタ留具の内径より小さく、
前記貫通孔は、多角形状の断面を有するガスセンサ。

【請求項2】

前記絶縁部材の後端向き面における前記貫通孔の断面積は、前記フィルタ留具の内面の断面積より大きい請求項１に記載のガスセンサ。

【請求項3】

前記貫通孔は、矩形状の断面を有する請求項１または２に記載のガスセンサ。

【請求項4】

軸線方向に延び、被測定ガス中の被検出ガス濃度を検出するセンサ素子と、
前記センサ素子の後端側に配置される絶縁部材であり、軸線方向に貫通する貫通孔と、軸線方向に貫通し、リード線と電気的に接続される端子金具が保持された端子収納穴とを有する筒状の絶縁部材と、
前記絶縁部材の後端向き面に自身の先端向き面を接して配置され、軸線方向に貫通する略円形の大気導入孔を有する筒状のシール部材と、該大気導入孔に嵌挿される略円筒状のフィルタ留具と、前記フィルタ留具に保持され、前記大気導入孔を閉塞する通気性のフィルタと、
を備えるガスセンサであって、
前記大気導入孔は、前記貫通孔と少なくとも一部で重なり、
前記フィルタ留具の先端側から径方向外側にフランジ部が延び、該フランジ部の後端向き面は前記シール部材の先端に向く係止面に係止され、該フランジ部の先端向き面の少なくとも一部は前記絶縁部材の後端向き面によって後端側に当接され、
前記絶縁部材の後端向き面における前記貫通孔の最大内接円の直径は、前記フィルタ留具の内径より小さく、
前記貫通孔は、楕円形状の断面を有するガスセンサ。

【請求項5】

前記絶縁部材の後端向き面における前記貫通孔の断面積は、前記フィルタ留具の内面の断面積より大きい請求項４に記載のガスセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被検出ガスの濃度を検出するセンサ素子を備えたガスセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車等の排気ガス中の酸素等の被検出ガス濃度を検出するガスセンサとして、軸線方向に延び、酸素イオン透過性の固体電解質と１対の電極とを有するセルを備えたセンサ素子を有するものが知られている。
この種のガスセンサとして、上記セルのセンサ出力の基準電位を生じさせる基準酸素（大気）を、ガスセンサの外部から取り込む外気導入型のガスセンサが知られている（特許文献１、２）。例えば、図１１に示すように、外気導入型のガスセンサ２０００においては、ガスセンサの最後端に配置されたゴム製のグロメット（弾性のシール部材）１７００に軸線Ｏ方向に貫通する大気導入孔１７００ｈを設け、この大気導入孔１７００ｈに円筒状のフィルタ留具１７２を嵌挿し、大気導入孔１７００ｈとフィルタ留具１７２の間に撥水通気性のフィルタ１７４を保持している。これにより、大気導入孔１７００ｈを介してガスセンサ２０００の内部に大気が導入され、センサ素子１０の基準電位を生じさせることができる。
又、軸線Ｏ方向に沿ってセンサ素子１０と弾性シール部材１７００との間には絶縁部材１６６０が配置され、絶縁部材１６６０の軸線Ｏ方向に貫通した複数の端子収納穴１６６０ａに複数の端子金具２１ａ、２２ａが保持されている。そして、この端子金具２１ａ、２２ａを、センサ素子１０後端の電極パッド（又は電極リード）１１ａ、１２ａに電気的に接続することにより、センサ出力が取り出されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−２４２１２１号公報

【特許文献2】特開２００８−１１１８２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、図１１に示した従来のガスセンサ２０００の場合、絶縁部材１６６０には上記端子収納穴１６６０ａ以外に貫通孔を設けないことが多く、シール部材の大気導入孔１７００ｈからガスセンサ内部に導入された大気は、絶縁部材１６６０の端子収納穴１６６０ａを通ってセンサ素子１０まで流入するようになっていた。
しかしながら、端子収納穴１６６０ａは比較的小径であり、さらにその内部に端子金具２１ａ、２２ａ、及びこれに接続されるリード線１４６が挿通していることから有効な開口段面積は小さく、通気抵抗が高くなってセンサ素子１０に十分に大気が導入されないという問題があった。
又、大気導入孔１７００ｈからガスセンサ内部に導入された大気は、絶縁部材１６６０の後端面に衝突した後に端子収納穴１６６０ａを通るため、大気の流入が阻害されていた。それ故、スムースにセンサ素子へと大気を導入することができないという問題があった。
特に、排気管等に取り付けられるガスセンサ２０００の先端側にて、センサ素子１０の周囲のシールを完全にするのは難しく、センサ素子１０の内部に若干の排気ガス（被測定ガス）が流入することがある。このような場合、排気ガスが大気によって速やかに入れ替わらないと、上記セルが排気ガスを基準電位として検出してしまい、センサの出力不良が発生するおそれがある。
一方、ガスセンサの使用時の振動等により、フィルタ留具１７２（及びフィルタ１７４）がグロメット１７０から先端側へ脱落する恐れがあり、これを有効に防止することが求められている。

【0005】

そこで、本発明は、絶縁部材に所定の貫通孔を設けることで、フィルタ留具（及びフィルタ）をシール部材に確実に保持しつつ、ガスセンサ内部のセンサ素子に速やかに大気を導入してセンサの出力不良を抑制することができるガスセンサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、軸線方向に延び、被測定ガス中の被検出ガス濃度を検出するセンサ素子と、前記センサ素子の後端側に配置される絶縁部材であり、軸線方向に貫通する貫通孔と、軸線方向に貫通し、リード線と電気的に接続される端子金具が保持された端子収納穴とを有する筒状の絶縁部材と、前記絶縁部材の後端向き面に自身の先端向き面を接して配置され、軸線方向に貫通する略円形の大気導入孔を有する筒状のシール部材と、該大気導入孔に嵌挿される略円筒状のフィルタ留具と、前記フィルタ留具に保持され、前記大気導入孔を閉塞する通気性のフィルタと、を備えるガスセンサであって、前記大気導入孔は、前記貫通孔と少なくとも一部で重なり、前記フィルタ留具の先端側から径方向外側にフランジ部が延び、該フランジ部の後端向き面は前記シール部材の先端に向く係止面に係止され、該フランジ部の先端向き面の少なくとも一部は前記絶縁部材の後端向き面によって後端側に当接され、前記絶縁部材の後端向き面における前記貫通孔の最大内接円の直径は、前記フィルタ留具の内径より小さく、前記貫通孔は、多角形状の断面を有する。

【0007】

このガスセンサによれば、大気導入孔と貫通孔とが少なくとも一部で重なって配置されているため、大気の流入経路にはその流入を阻害する障害となるものがない。それ故、外部からフィルタ留具内に流入した大気はスムースにセンサ素子へと大気を導入することができる。
又、絶縁部材の後端向き面における貫通孔の最大内接円の直径は、フィルタ留具の内径より小さく、貫通孔より径方向外側にフランジ部の一部がはみ出しているため、当該はみ出し部分を介して絶縁部材（の後端向き面）がフランジ部の先端向き面を押圧することができる。従って、貫通孔の断面積を確保しつつもフィルタ留具（及びフィルタ）がシール部材から脱落することを防止することができる。さらに、ガスセンサの使用時の振動等により、絶縁部材とシール部材が径方向に互いにずれても、フィルタ留具（及びフィルタ）がシール部材から脱落することが回避される。
なお、貫通孔の最大内接円とは、貫通孔の内側に接する円のうち最大径のものをいう。
また、前記貫通孔は、多角形状の断面を有するので、貫通孔の短辺に沿う方向において、上記したはみ出し部分の長さを比較的長くとることができる。そのため、ガスセンサの使用時の振動等により、絶縁部材とシール部材が径方向に互いにずれても、上記距離に十分の余裕があるため、絶縁部材によってフランジ部を押圧する面積が低減せず、フィルタ留具（及びフィルタ）の保持がより確実になる。

【0008】

前記絶縁部材の後端向き面における前記貫通孔の断面積は、前記フィルタ留具の内面の断面積より大きいことが好ましい。

【0009】

この場合、貫通孔の断面積がフィルタ留具の内面の断面積より大きいため、外部からフィルタ留具内に流入した大気は、フィルタ留具より断面積の大きい貫通孔で広がって流れ、貫通孔内の通気抵抗が低くなり、センサ素子に十分に大気を導入することができる。そのため、センサ素子の内部に排気ガス（被測定ガス）が流入しても、排気ガスが大気によって速やかに入れ替わり、センサの出力不良を抑制することができる。

【0010】

前記貫通孔は、矩形状の断面を有することがより好ましい。
この場合、貫通孔の短辺に沿う方向において、上記したはみ出し部分の長さを比較的長くとることができる。そのため、ガスセンサの使用時の振動等により、絶縁部材とシール部材が径方向に互いにずれても、上記距離に十分の余裕があるため、絶縁部材によってフランジ部を押圧する面積が低減せず、フィルタ留具（及びフィルタ）の保持がより確実になる。

【0011】

又、本発明のガスセンサは、軸線方向に延び、被測定ガス中の被検出ガス濃度を検出するセンサ素子と、前記センサ素子の後端側に配置される絶縁部材であり、軸線方向に貫通する貫通孔と、軸線方向に貫通し、リード線と電気的に接続される端子金具が保持された端子収納穴とを有する筒状の絶縁部材と、前記絶縁部材の後端向き面に自身の先端向き面を接して配置され、軸線方向に貫通する略円形の大気導入孔を有する筒状のシール部材と、該大気導入孔に嵌挿される略円筒状のフィルタ留具と、前記フィルタ留具に保持され、前記大気導入孔を閉塞する通気性のフィルタと、を備えるガスセンサであって、前記大気導入孔は、前記貫通孔と少なくとも一部で重なり、前記フィルタ留具の先端側から径方向外側にフランジ部が延び、該フランジ部の後端向き面は前記シール部材の先端に向く係止面に係止され、該フランジ部の先端向き面の少なくとも一部は前記絶縁部材の後端向き面によって後端側に当接され、前記絶縁部材の後端向き面における前記貫通孔の最大内接円の直径は、前記フィルタ留具の内径より小さく、前記貫通孔は、楕円形状の断面を有する。
このガスセンサによれば、大気導入孔と貫通孔とが少なくとも一部で重なって配置されているため、大気の流入経路にはその流入を阻害する障害となるものがない。それ故、外部からフィルタ留具内に流入した大気はスムースにセンサ素子へと大気を導入することができる。
又、絶縁部材の後端向き面における貫通孔の最大内接円の直径は、フィルタ留具の内径より小さく、貫通孔より径方向外側にフランジ部の一部がはみ出しているため、当該はみ出し部分を介して絶縁部材（の後端向き面）がフランジ部の先端向き面を押圧することができる。従って、貫通孔の断面積を確保しつつもフィルタ留具（及びフィルタ）がシール部材から脱落することを防止することができる。さらに、ガスセンサの使用時の振動等により、絶縁部材とシール部材が径方向に互いにずれても、フィルタ留具（及びフィルタ）がシール部材から脱落することが回避される。
なお、貫通孔の最大内接円とは、貫通孔の内側に接する円のうち最大径のものをいう。
また、前記貫通孔は、楕円形状の断面を有するので、貫通孔の後端向き面において、フランジ部のはみ出し部分が存在するため、上記同様にフィルタ留具（及びフィルタ）がシール部材から脱落することを防止することができる。

【発明の効果】

【0012】

この発明によれば、絶縁部材に所定の貫通孔を設けることで、フィルタ留具（及びフィルタ）をシール部材に確実に保持しつつ、ガスセンサ内部のセンサ素子に速やかに大気を導入してセンサの出力不良を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係るガスセンサの長手方向に沿う断面図である。

【図2】センサ素子の斜視図である。

【図3】先端側から見たセパレータの底面斜視図である。

【図4】グロメット近傍の構成を示す図１の部分拡大図である。

【図5】先端側から見たセパレータの底面図である。

【図6】端子金具を保持したセパレータの底面図である。

【図7】図６の部分拡大図である。

【図8】外部からフィルタ留具を経て貫通孔へ流入する大気の流れを示す模式図である。

【図9】先端側から見たときのセパレータの変形例を示す底面図である。

【図10】先端側から見たときのセパレータの別の変形例を示す底面図である。

【図11】従来のガスセンサの長手方向に沿う断面図である。

【図12】後端側から見たセパレータの上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係るガスセンサ（酸素センサ）２００の長手方向に沿う全体断面図、図２はセンサ素子１０の斜視図、図３は先端側から見たセパレータ１６６の底面斜視図、図４はグロメット１７０近傍の構成を示す図１の部分拡大図、図５は先端側から見たセパレータ１６６の底面図、図６は端子金具を保持したセパレータ１６６の底面図、図７は図６の部分拡大図である。
このガスセンサ２００は、自動車や各種内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサであり、酸素イオン透過性の固体電解質と１対の電極とを有するセル（図示せず）を備えたセンサ素子１０を有する。そして、このセルのセンサ出力の基準電位は、ガスセンサの外部から取り込んだ基準酸素（大気）を基準とするようになっている。

【0015】

図１において、ガスセンサ２００は、排気管に固定されるためのねじ部１３９が外表面に形成された筒状の主体金具１３８と、軸線Ｏ方向（ガスセンサ２００の長手方向：図中上下方向）に延びる板状形状をなすセンサ素子１０と、センサ素子１０の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ１０６と、軸線方向に貫通する貫通孔１６８の先端側の内部に、センサ素子１０の後端部の周囲を取り囲む状態で配置されるセラミック製のセパレータ（特許請求の範囲の「絶縁部材」）１６６と、センサ素子１０とセパレータ１６６との間に配置される４個の端子金具２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ（図１では、２個のみを図示）とを備えている。
又、センサ素子１０の先端のガス検出部１０ａは、アルミナ等の多孔質保護層２０で覆われている。

【0016】

主体金具１３８は、ステンレスから構成され、軸線方向に貫通する挿通孔１５４を有し、挿通孔１５４の径方向内側に突出する棚部１５２を有する略筒状形状に構成されている。この挿通孔１５４には、センサ素子１０の先端部を自身の先端よりも突出させるように当該センサ素子１０が挿通されている。さらに、棚部１５２は、軸線方向に垂直な平面に対して傾きを有する内向きのテーパ面として形成されている。

【0017】

なお、主体金具１３８の挿通孔１５４の内部には、センサ素子１０の径方向周囲を取り囲む状態で環状形状のアルミナ製のセラミックホルダ１５１、粉末充填層１５３、１５６（以下、滑石リング１５３、１５６ともいう）、および上述のセラミックスリーブ１０６がこの順に先端側から後端側にかけて積層されている。
また、セラミックスリーブ１０６と主体金具１３８の後端部１４０との間には、加締めパッキン１５７が配置されており、セラミックホルダ１５１と主体金具１３８の棚部１５２との間には、滑石リング１５３やセラミックホルダ１５１を保持するための金属ホルダ１５８が配置されている。なお、主体金具１３８の後端部１４０は、加締めパッキン１５７を介してセラミックスリーブ１０６を先端側に押し付けるように、加締められている。

【0018】

一方、図１に示すように、主体金具１３８の先端側（図１における下方）外周には、センサ素子１０の突出部分を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製（例えば、ステンレスなど）二重のプロテクタである、外部プロテクタ１４２および内部プロテクタ１４３が溶接等によって取り付けられている。

【0019】

そして、主体金具１３８の後端側外周には、外筒１４４が固定されている。また、外筒１４４の後端側（図１における上方）の開口部には、センサ素子１０の４個の端子金具２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ（図１では、２個のみを表示）とそれぞれ電気的に接続される４本のリード線１４６（図１では２本のみを表示）が挿通されるリード線挿通孔（図示せず）が形成された、弾性のあるゴム製筒状のグロメット（特許請求の範囲の「シール部材」）１７０が配置されている。
さらに、グロメット１７０の軸方向中心には基準雰囲気となる大気を導入するための略円形の大気導入孔１７０ｈが形成され、この大気導入孔１７０ｈには金属製の略円筒状のフィルタ留具１７２が嵌挿されている。そして、大気導入孔１７０ｈとフィルタ留具１７２の間に、空気は通すが水を通さない撥水通気性のフィルタ１７４が保持され、大気導入孔１７０ｈを介してガスセンサ２００の内外に大気を導入可能になっている。なお、フィルタ留具１７２は金属製でなく、樹脂製等であってもよい。

【0020】

また、主体金具１３８の後端部１４０より突出されたセンサ素子１０の後端側（図１における上方）には、セパレータ１６６が配置される。なお、このセパレータ１６６は、センサ素子１０の後端側の主面に形成される合計４個の電極パッド（図１では２個の電極パッド１１ａ、１２ａのみを表示）の周囲に配置される。このセパレータ１６６は、軸線方向に貫通する貫通孔１６８を有する筒状形状に形成されると共に、外表面から径方向外側に突出する鍔部１６７が備えられている。セパレータ１６６は、鍔部１６７が保持部材１６９を介して外筒１４４に当接することで、外筒１４４の内部に保持される。

【0021】

図２に示すようにセンサ素子１０は、軸線Ｏ方向に延びる板状をなし、先端部１０ｓが酸素濃度を検出するガス検出部１０ａとなっていて、ガス検出部１０ａは多孔質保護層２０で覆われている。なお、センサ素子１０自身は公知の構成であり、図示はしないが酸素イオン透過性の固体電解質体と１対の電極とを有するガス検出部と、ガス検出部を加熱して一定温度に保持するヒータ部とを備えている。
そして、センサ素子１０の一方の主面１０Ａの後端側には、幅方向に２つの電極パッド１１ａ、１１ｂが並び、ガス検出部１０ａからのセンサ出力信号がリード部（図示せず）を介してこれら電極パッド１１ａ、１１ｂから出力される。又、主面１０Ａに対向するように設けられた他の主面１０Ｂの後端側には、幅方向に２つの電極パッド１２ａ、１２ｂが並び、リード部（図示せず）を介してヒータ部に電力を供給するようになっている。
各電極パッド１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは、軸線Ｏ方向に長い矩形状になっていて、例えばＰｔを主体とする焼結体として形成することができる。

【0022】

図３は、先端側から見たセパレータ１６６の底面斜視図を示す。セパレータ１６６の中心には、センサ素子１０の断面とほぼ同一形状の断面矩形の貫通孔１６８が軸線方向に貫通している。そして、貫通孔１６８の径方向外側には、貫通孔１６８の２つの長辺にそれぞれ沿って矩形孔からなる端子収納穴１６６ａが２個ずつ（合計４個）並び、各端子収納穴１６６ａは軸線方向に貫通している。
さらに、貫通孔１６８と４個の端子収納穴１６６ａとの間の部分はセパレータ１６６の最先端となる先端縁１６６ｅから段状に後退し、棚状の先端向き面１６６ｓが形成されている。

【0023】

図４は、グロメット１７０近傍の構成を示す図１の部分拡大図である。フィルタ留具１７２は先端側が開口し、後端面に底部を有する内径ｄ_２の略円筒状をなし、フィルタ留具１７２の先端側から径方向外側にフランジ部１７２ｆが延びている。又、フィルタ留具１７２の後端面には、内径ｄ_２よりやや小さい直径ｄ_１の開口１７２ｈが形成され、この開口１７２ｈからフィルタ１７４を介して大気を導入可能になっている。
一方、グロメット１７０の大気導入孔１７０ｈの先端は、フランジ部１７２ｆを収容可能に拡径しており、この拡径部分の先端向き面が係止面１７０ｓとなっている。そして、フィルタ１７４を被せたフィルタ留具１７２をグロメット１７０の先端側から大気導入孔１７０ｈに嵌挿すると、フランジ部１７２ｆの後端向き面１７２ｓがフィルタ１７４を介して係止面１７０ｓに係止され、フィルタ留具１７２（及びフィルタ１７４）がグロメット１７０の軸線Ｏ方向に位置決めされる。
なお、図１に示したように、グロメット１７０は外筒１４４によって加締められて固定される一方、セパレータ１６６は保持部材１６９の弾性力によりグロメット１７０に向かって付勢されている。従って、フランジ部１７２ｆの先端向き面１７２ｆｓはセパレータ１６６の後端向き面１６６ｔによって後端側に押圧され、フィルタ留具１７２（及びフィルタ１７４）がグロメット１７０内に保持される。

【0024】

図５は、先端側から見たセパレータ１６６の底面図を示す。また、図１２は、後端側から見たセパレータ１６６の上面図を示す。このセパレータ１６６に対し、図６に示すように、端子金具２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂが、互いに接触しないよう隔離された状態でセパレータ１６６の各端子収納穴１６６ａ内に保持されると共に、貫通孔１６８の先端側に臨んでいる。なお、図６においては、端子金具２１ａの先端部（電極パッドに接する部分）を省略している。
又、端子金具２１ａ（他の端子金具２１ｂ、２２ａ、２２ｂも同様）は、全体として軸線Ｏ方向に延び、その先端縁から後端に向かって折り返された先端部が電極パッドに接する。又、端子金具２１ａの後端がリード線１４６に圧着される。
ここで、詳しくは後述するように、貫通孔１６８より径方向外側にフランジ部１７２ｆの一部Ｒ_１がはみ出している。

【0025】

図７は、図１２の部分拡大図である。セパレータの後端向き面における、貫通孔１６８の断面積は、フィルタ留具１７２（フランジ部１７２ｆ）の内面の断面積より大きくなっている。これにより、図８に示すように、外部からフィルタ留具１７２内に流入した大気は、フィルタ留具１７２より断面積の大きい貫通孔１６８で広がって流れるので、貫通孔１６８内の通気抵抗が低くなり、センサ素子１０に十分に大気を導入することができる。そのため、センサ素子１０の内部に排気ガス（被測定ガス）が流入しても、排気ガスが大気によって速やかに入れ替わり、センサの出力不良を抑制することができる。
なお、フィルタ留具１７２の内面の断面積（つまり、直径ｄ_２の円の面積）よりも、フィルタ留具１７２の後端面の開口１７２ｈの断面積（つまり、直径ｄ_１の円の面積）の方が小さく、大気導入の際には開口１７２ｈが律速となるが、貫通孔１６８への大気の流れとの関係では、貫通孔１６８に隣接するフィルタ留具１７２の内面の方が影響が大きいので、本発明ではフィルタ留具１７２の内面の断面積を規定する。

【0026】

ところで、単純に貫通孔１６８の断面積を、フィルタ留具１７２の内面の断面積より大きくすべく、例えば貫通孔１６８をフィルタ留具１７２の外径より大径の円形とした場合、フィルタ留具１７２（フランジ部１７２ｆ）全体が貫通孔１６８の内部に位置し、貫通孔１６８より径方向外側にフランジ部１７２ｆがはみ出す部分が存在しない。そのため、フランジ部１７２ｆ（の先端向き面１７２ｆｓ）をセパレータ１６６によって押圧することができず、ガスセンサの使用時の振動等により、フィルタ留具１７２（及びフィルタ１７４）がグロメット１７０から脱落する恐れがある。
そこで、貫通孔１６８の最大内接円Ｃ_Ｉの直径ｄ_ＩＮがフィルタ留具１７２の内径ｄ_２より小さくなるように貫通孔１６８の断面形状を規定すれば、貫通孔１６８より径方向外側にフランジ部１７２ｆの一部Ｒ_１がはみ出すため、当該はみ出し部分Ｒ_１でセパレータ１６６（の後端向き面１６６ｔ）がフランジ部１７２ｆ（の先端向き面１７２ｆｓ）を押圧することができる。従って、貫通孔１６８の断面積を確保しつつもフィルタ留具１７２（及びフィルタ１７４）がグロメット１７０から脱落することを防止することができる。
さらに、ｄ_ＩＮ＜ｄ_２としているため、ガスセンサの使用時の振動等により、セパレータ１６６とグロメット１７０が径方向に互いにずれても、フィルタ留具１７２（及びフィルタ１７４）がグロメット１７０から脱落することが回避される。
貫通孔１６８の最大内接円Ｃ_Ｉとは、貫通孔１６８の内側に接する円のうち最大径のものをいう。
なお、はみ出し部分Ｒ_１は、フィルタ留具１７２の中心軸を基準にみて対称に存在する方が好ましい。このような構成であれば、仮に貫通孔１６８の中心がフィルタ留具１７２の中心から大きく偏位したとしても、はみ出し部分Ｒ_１がフィルタ留具１７２を安定して押圧するため、フィルタ留具１７２（及びフィルタ１７４）がグロメット１７０から脱落することをより確実に防止することができる。

【0027】

なお、仮に貫通孔１６８をフィルタ留具１７２の外径より大径の円形とした場合であっても、貫通孔１６８の中心をフィルタ留具１７２の中心から大きく偏位させれば、貫通孔１６８より径方向外側にフランジ部１７２ｆの一部をはみ出させることはできる。但し、このような場合、ガスセンサの使用時の振動等により、セパレータ１６６とグロメット１７０が径方向に互いにずれると、フィルタ留具１７２（及びフィルタ１７４）がグロメット１７０から脱落するおそれがある。又、貫通孔１６８をフィルタ留具１７２から大きく偏心させると、貫通孔１６８とフィルタ留具１７２の連通部分の断面積が大幅に減少し、大気導入の際の通気抵抗が大きくなるので好ましくない。
なお、本発明においても、ｄ_２に比べてｄ_ＩＮを過度に小さくすると、やはり貫通孔１６８とフィルタ留具１７２の連通部分の断面積が減少するので、0.8×ｄ_２≦ｄ_ＩＮとするのが好ましい。

【0028】

さらに、本実施形態のように、貫通孔１６８の断面形状を細長い矩形とすると、図７に示すように、貫通孔１６８の短辺に沿う方向において、上記したはみ出し部分Ｒ_１に介在するセパレータ１６６の長さＬを比較的長くとることができる。そのため、ガスセンサの使用時の振動等により、セパレータ１６６とグロメット１７０が径方向に互いにずれても、距離Ｌに十分の余裕があるため、セパレータ１６６によってフランジ部１７２ｆを押圧する面積が低減せず、フィルタ留具１７２（及びフィルタ１７４）の保持がより確実になる。

【0029】

図９は、先端側から見たときのセパレータ１６６の変形例を示す底面図である。セパレータ１６６ｘにおいては、貫通孔１６８ｘは断面が楕円状をなしている。又、図１０は、先端側から見たときのセパレータ１６６の変形例を示す底面図である。セパレータ１６６ｙにおいては、貫通孔１６８ｙは断面が不定形状をなしている。
セパレータ１６６ｘ、セパレータ１６６ｙにおいても、それぞれ貫通孔１６８ｘ、１６８ｙの最大内接円Ｃ_Ｉの直径ｄ_ＩＮがフィルタ留具１７２の内径ｄ_２より小さく、貫通孔１６８ｘ、１６８ｙより径方向外側にフランジ部１７２ｆの一部Ｒ_１がはみ出している。
又、それぞれ貫通孔１６８ｘ、１６８ｙの断面積は、フィルタ留具１７２（フランジ部１７２ｆ）の内面の断面積より大きい。
これらにより、貫通孔１６８ｘ、１６８ｙ内の通気抵抗が低くなり、センサ素子１０に十分に大気を導入することができると共に、貫通孔１６８ｘ、１６８ｙの断面積を確保しつつもフィルタ留具１７２（及びフィルタ１７４）がグロメット１７０から脱落することを防止することができる。

【0030】

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
貫通孔の形状は上記実施形態に限定されず、例えば三角形や五角形などの多角形断面を有する貫通孔を用いてもよい。
又、ガスセンサは、板状のセンサ素子の他、筒状のセンサ素子を有していてもよい。ここで、筒状のセンサ素子の場合、固体電解質体からなる筒部の内面及び外面の先端にはそれぞれ電極が形成され、この電極から電極リード等を介して筒部の後端に端子接続部が一体に形成される。そして、上記電極パッドの代わりに、端子接続部が端子金具に電気的に接続される。
又、端子金具の形状も限定されず、例えば筒状のセンサ素子の外面に形成された端子接続部に接続される端子金具においては、端子接続部に接する先端部を環状とすることができる。

【符号の説明】

【0031】

１０ センサ素子
１６６、１６６ｘ、１６６ｙ 絶縁部材（セパレータ）
１６６ｔ 絶縁部材の後端向き面
１６８、１６８ｘ、１６８ｙ 貫通孔
Ｒ_１ はみ出し部分
１７０ シール部材（グロメット）
１７０ｈ 大気導入孔
１７０ｓ シール部材の係止面
１７２ フィルタ留具
１７２ｆ フィルタ留具のフランジ部
１７２ｆｓ フランジ部の先端向き面
１７２ｓ フランジ部の後端向き面
１７４ フィルタ
２００ ガスセンサ
Ｏ 軸線方向
Ｃ_Ｉ 最大内接円
ｄ_ＩＮ 最大内接円の直径
ｄ_２ フィルタ留具の内径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】