特許 6502822 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】6502822

(24)【登録日】2019年3月29日

(45)【発行日】2019年4月17日

(54)【発明の名称】センサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/409 20060101AFI20190408BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/409 100

【請求項の数】6

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-203455(P2015-203455)

(22)【出願日】2015年10月15日

(65)【公開番号】特開2016-130720(P2016-130720A)

(43)【公開日】2016年7月21日

【審査請求日】2018年4月16日

(31)【優先権主張番号】特願2015-2893(P2015-2893)

(32)【優先日】2015年1月9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】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】米津 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】大場 健弘

(72)【発明者】

【氏名】西尾 久治

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 銀次郎

(72)【発明者】

【氏名】山田 裕一

【審査官】 黒田 浩一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−００２１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３００９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１３２７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１８８０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０３８０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−００４７７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／４０９

Ｇ０１Ｎ ２７／４１

Ｇ０１Ｎ ２７／４１９

Ｇ０１Ｎ ２７／４１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線方向に延びると共に対向する２つの主面を形成する板状形状を有する検出素子であって、前記軸線方向の先端側に位置し被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部と、前記軸線方向の後端側に位置し一方の前記主面に２つ以上の電気接続端子部が形成された素子後端部とを有する検出素子と、
前記軸線方向に延びる長尺形状のフレーム本体部と、前記フレーム本体部の先端部から折り返して前記後端側に延び、前記電気接続端子部と電気的に接続する素子当接部とをそれぞれ有する２つ以上の接続端子と、
前記接続端子と前記素子後端部とを内部に収容するセパレータ部と、
前記セパレータ部の外周を取り囲む基体部と、を備えるセンサであって、
前記セパレータ部は、樹脂部材によって形成されると共に、複数の収容空間部を仕切る隔壁を有し、
前記複数の収容空間部は、前記素子当接部の一部と前記素子後端部とを収容する素子収容空間部と、２つ以上の前記フレーム本体部をそれぞれ収容する複数の端子収容空間部とを含み、
前記基体部は、樹脂部材によって形成され、
前記基体部は、前記軸線方向の後端側に位置する底部と、前記セパレータ部の径方向周囲を取り囲むように前記底部の周縁部から前記軸線方向の先端側に延びる側部と、を有し、
前記隔壁と前記側部とは、直接的に、又は、前記基体部とは別部材によって間接的に接続している、ことを特徴とするセンサ。

【請求項2】

軸線方向に延びると共に対向する２つの主面を形成する板状形状を有する検出素子であって、前記軸線方向の先端側に位置し被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部と、前記軸線方向の後端側に位置し一方の前記主面に２つ以上の電気接続端子部が形成された素子後端部とを有する検出素子と、
前記軸線方向に延びる長尺形状のフレーム本体部と、前記フレーム本体部の先端部から折り返して前記後端側に延び、前記電気接続端子部と電気的に接続する素子当接部とをそれぞれ有する２つ以上の接続端子と、
前記接続端子と前記素子後端部とを内部に収容するセパレータ部と、
前記セパレータ部の外周を取り囲む基体部と、を備えるセンサであって、
前記セパレータ部は、樹脂部材によって形成されると共に、複数の収容空間部を仕切る隔壁を有し、
前記複数の収容空間部は、前記素子当接部の一部と前記素子後端部とを収容する素子収容空間部と、２つ以上の前記フレーム本体部をそれぞれ収容する複数の端子収容空間部とを含み、
前記基体部と前記セパレータ部とは樹脂部材によって一体とされてなる、ことを特徴とするセンサ。

【請求項3】

軸線方向に延びると共に対向する２つの主面を形成する板状形状を有する検出素子であって、前記軸線方向の先端側に位置し被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部と、前記軸線方向の後端側に位置し一方の前記主面に２つ以上の電気接続端子部が形成された素子後端部とを有する検出素子と、
前記軸線方向に延びる長尺形状のフレーム本体部と、前記フレーム本体部の先端部から折り返して前記後端側に延び、前記電気接続端子部と電気的に接続する素子当接部とをそれぞれ有する２つ以上の接続端子と、
前記接続端子と前記素子後端部とを内部に収容するセパレータ部と、
前記セパレータ部の外周を取り囲む基体部と、を備えるセンサであって、
前記セパレータ部は、樹脂部材によって形成されると共に、複数の収容空間部を仕切る隔壁を有し、
前記複数の収容空間部は、前記素子当接部の一部と前記素子後端部とを収容する素子収容空間部と、２つ以上の前記フレーム本体部をそれぞれ収容する複数の端子収容空間部とを含み、
前記軸線方向と直交する断面において、前記隔壁の厚みは一定である、ことを特徴とするセンサ。

【請求項4】

軸線方向に延びると共に対向する２つの主面を形成する板状形状を有する検出素子であって、前記軸線方向の先端側に位置し被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部と、前記軸線方向の後端側に位置し一方の前記主面に２つ以上の電気接続端子部が形成された素子後端部とを有する検出素子と、
前記軸線方向に延びる長尺形状のフレーム本体部と、前記フレーム本体部の先端部から折り返して前記後端側に延び、前記電気接続端子部と電気的に接続する素子当接部とをそれぞれ有する２つ以上の接続端子と、
前記接続端子と前記素子後端部とを内部に収容するセパレータ部と、
前記セパレータ部の外周を取り囲む基体部と、を備えるセンサであって、
前記セパレータ部は、樹脂部材によって形成されると共に、複数の収容空間部を仕切る隔壁を有し、
前記複数の収容空間部は、前記素子当接部の一部と前記素子後端部とを収容する素子収容空間部と、２つ以上の前記フレーム本体部をそれぞれ収容する複数の端子収容空間部とを含み、
前記センサは、さらに、前記検出素子から出力される検出信号を外部に取り出すためのコネクタ端子を有し、
前記基体部は、前記軸線方向に対して交差する方向に延び、前記コネクタ端子の一端部を収容するコネクタ部を有し、
前記コネクタ端子の他端部と前記接続端子とは前記収容空間部内で電気的に接続している、ことを特徴とするセンサ。

【請求項5】

請求項４に記載のセンサであって、
前記コネクタ端子の他端部は、凹部又は穴部を有するコネクタ端子側係合部を有し、
前記接続端子は、前記凹部又は前記穴部に入り込むことで前記コネクタ端子側係合部と係合する接続端子側係合部を有する、ことを特徴とするセンサ。

【請求項6】

請求項４又は請求項５に記載のセンサであって、
前記コネクタ端子は前記基体部に埋設されて、前記コネクタ端子と前記基体部とが接合されてなる、ことを特徴とするセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサの技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関の吸気系統（例えば、吸気管や吸気マニホールド）や排気系統に取り付けられ、被測定ガス中の特定ガス成分（例えば、酸素やＮＯｘ）の濃度を検出するために用いられるセンサが知られている（例えば、特許文献１，２）。特許文献１に開示のセンサは、検出素子と、検出素子と電気的に接続される接続端子と、検出素子のうち後端側部分と接続端子とを内部に収容するセパレータとを備える。検出素子から出力される検出信号は、接続端子から外部に出力される。この出力された検出信号に基づいて外部の機器等によって特定ガスの濃度が算出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−２１３２号公報

【特許文献2】特許第３８７３３９０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のセンサは、セパレータがセラミック材料によって形成されている。この場合、セパレータをセンサの構成部材として組み付ける際には、例えば、セパレータを支持する金属製の保持金具を外筒に対して加締めることで固定すると共に、外筒を主体金具に取り付ける等の組み付け方法に工夫が必要となる。このため、セラミック材料によって形成したセパレータをセンサの構成部材として用いる場合、センサの製造コストが高くなったり、製造工程が増えたりという不具合が生じ得る。また、セラミック材料を用いてセパレータを形成した場合には、センサの重さが重くなるという問題も生じ得る。

【0005】

また、特許文献２のセンサのように、セパレータが樹脂材料によって形成されたセンサでは、セラミック製のセパレータに比べ強度が低下するという問題が生じ得る。また、特許文献２の技術では、検出素子に電気的に接続されたコネクタが検出素子の軸線方向に沿って延びている。このため、センサが軸線方向に大型化するという問題が生じ得る。センサが軸線方向に大型化した場合、取り付け場所によってはセンサの取り付けが困難になる場合が生じ得る。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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。

【0007】

（１）本発明の一形態によれば、軸線方向に延びると共に対向する２つの主面を形成する板状形状を有する検出素子であって、前記軸線方向の先端側に位置し被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部と、前記軸線方向の後端側に位置し一方の前記主面に２つ以上の電気接続端子部が形成された素子後端部とを有する検出素子と、前記軸線方向に延びる長尺形状のフレーム本体部と、前記フレーム本体部の先端部から折り返して前記後端側に延び、前記電気接続端子部と電気的に接続する素子当接部とをそれぞれ有する２つ以上の接続端子と、前記接続端子と前記素子後端部とを内部に収容するセパレータ部と、前記セパレータ部の外周を取り囲む基体部と、を備えるセンサが提供される。このセンサは、前記セパレータ部は、樹脂部材によって形成されると共に、複数の収容空間部を仕切る隔壁を有し、前記複数の収容空間部は、前記素子当接部の一部と前記素子後端部とを収容する素子収容空間部と、２つ以上の前記フレーム本体部をそれぞれ収容する複数の端子収容空間部とを含む。
この形態のセンサによれば、セパレータ部は、樹脂部材によって形成される共に、複数の収容空間部を仕切る隔壁を有する。これにより、セパレータ部をセラミック製部材によって形成する場合に比べセンサの軽量化を図ることができると共に、隔壁によってセパレータ部の強度が低下する可能性を低減できる。

【0008】

（２）上記形態のセンサであって、前記基体部は、樹脂部材によって形成され、前記基体部は、前記軸線方向の後端側に位置する底部と、前記セパレータ部の径方向周囲を取り囲むように前記底部の周縁部から前記軸線方向の先端側に延びる側部と、を有し、前記隔壁と前記側部とは、直接的に、又は、前記基体部とは別部材によって間接的に接続しても良い。
この形態のセンサによれば、隔壁と基体部の側部とが接続しているため、隔壁の強度を向上できる。よって、セパレータ部の強度が低下する可能性を更に低減できる。

【0009】

（３）上記形態のセンサであって、前記基体部と前記セパレータ部とは樹脂部材によって一体とされていても良い。
この形態のセンサによれば、基体部とセパレータ部とを容易に形成できる。

【0010】

（４）上記形態のセンサであって、前記軸線方向と直交する断面において、前記隔壁の厚みは一定であっても良い。
この形態のセンサによれば、樹脂部材によってセパレータ部を形成する際に、セパレータ部の各部分における熱収縮の程度が不均一になることを抑制できる。これにより、セパレータ部を精度良く形成できる。

【0011】

（５）上記形態のセンサであって、さらに、前記検出素子から出力される検出信号を外部に取り出すためのコネクタ端子を有し、前記基体部は、前記軸線方向に対して交差する方向に延び、前記コネクタ端子の一端部を収容するコネクタ部を有し、前記コネクタ端子の他端部と前記接続端子とは前記収容空間部内で電気的に接続していても良い。
この形態のセンサによれば、コネクタ部が軸線方向に対して交差する方向に延びるため、センサが軸線方向に大型化することを抑制できる。

【0012】

（６）上記形態のセンサであって、前記コネクタ端子の他端部は、凹部又は穴部を有するコネクタ端子側係合部を有し、前記接続端子は、前記凹部又は前記穴部に入り込むことで前記コネクタ端子側係合部と係合する接続端子側係合部を有しても良い。
この形態のセンサによれば、接続端子側係合部とコネクタ端子側係合部とが係合することで、コネクタ端子の他端部と接続端子との電気的な接続を良好に維持できる。

【0013】

（７）上記形態のセンサであって、前記コネクタ端子は前記基体部に埋設されて、前記コネクタ端子と前記基体部とが接合されていても良い。
この形態のセンサによれば、コネクタ端子を容易に基体部に固定することができる。

【0014】

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、センサの他に、接続端子と検出素子とを内部に収容するためのセパレータ部、セパレータ部の製造方法、センサの製造方法等の態様で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態としてのセンサの断面図である。

【図2】端子収容ユニットの斜視図である。

【図3】検出素子の斜視図である。

【図4】第２の接続端子を説明するための図である。

【図5】第３と第４の接続端子を説明するための図である。

【図6】セパレータ部と基体部の側部とを示す斜視図である。

【図7】セパレータ部に接続端子を配置したときの斜視図である。

【図8】図６に示す図を先端側から見た図である。

【図9】図７に示す図を先端側から見た図である。

【図10】セパレータ部と側部との第１の接続態様を説明するための図である。

【図11】セパレータ部と側部との第２の接続態様を説明するための図である。

【図12】第２の接続端子の他の実施形態を説明するための図である。

【図13】コネクタ端子の他の実施形態と、コネクタ端子と第２の接続端子との係合について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

Ａ．実施形態：
図１は、本発明の実施形態としてのセンサ２００の断面図である。図２は、端子収容ユニット１０の斜視図である。図３は、検出素子２０の斜視図である。図１において、検出素子２０の軸線Ｏに平行な方向を軸線方向ＣＤとし、紙面上側をセンサ２００の後端側ＢＳとし、紙面下側をセンサ２００の先端側ＡＳとする。このセンサ２００は、例えば、内燃機関の吸気系統に取り付けられ、吸気系統内を流れる被測定ガス中の酸素濃度を検出するための検出信号を出力する。

【0017】

センサ２００（図１）は、後端側ＢＳから先端側ＡＳの順に、端子収容ユニット１０と、取付部１５と、主体金具１６と、プロテクタ１７とを備える。また、センサ２００は、軸線方向ＣＤに延びる検出素子２０を備える。

【0018】

検出素子２０は、板状形状であり、軸線方向ＣＤに延びると共に互いに対向する第１板面２０ｆａと第２板面２０ｆｂとを有する。第１板面２０ｆａと第２板面２０ｆｂとは、検出素子２０の主面を形成し、検出素子２０の外表面のうち最も面積が大きい面である。図３に示すように、検出素子２０は、軸線方向ＣＤの先端側ＡＳ側に位置する検出部２１と、軸線方向ＣＤの後端側ＢＳに位置する素子後端部２２とを有する。素子後端部２２は、第１板面２０ｆａに形成された第１〜第３の金属端子部２４ａ〜２４ｃと、第２板面２０ｆｂに形成された第４と第５の金属端子部２４ｄ，２４ｅとを有する。各金属端子部２４ａ〜２４ｅは白金等の金属や導電性を有する部材によって形成され、それぞれ表面が略矩形状である。第２の金属端子部２４ｂは、他の金属端子部２４ａ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅに比べて後端側ＢＳに配置されている。ここで、第１〜第５の金属端子部２４ａ〜２４ｅを区別することなく用いる場合は、「金属端子部２４」を用いる。この金属端子部２４が課題を解決するための手段に記載の「電気接続端子部」に相当する。検出部２１は、被測定ガス中の特定ガス成分（例えば、酸素）の濃度を検出するために用いられる。図１に示すように、検出素子２０のうち検出部２１が位置する先端側部分は、多孔質部材によって形成された検出部保護層９０で覆われている。

【0019】

検出素子２０（図３）は、空燃比センサとして用いられ、従来の検出素子と同様の構成であるため、その内部構造等の詳細説明は省略するが、概略構成を以下に説明する。検出素子２０は、検出部２１が形成された板状形状の素子層２８と、素子層２８を加熱するための板状形状のヒータ層２９とが積層した積層体である。素子層２８はジルコニアを主体とする固体電解質体と白金を主体とする一対の電極とを、中空の測定室が一部に形成された絶縁層を介して積層した構成をなしている。素子層２８は、固体電解質体の両面に形成された一対の電極の一方の電極（「第１電極」とも呼ぶ。）を外部に晒すと共に、一対の電極の他方の電極（「第２電極」とも呼ぶ。）を測定室に配置した酸素ポンプセルと、固体電解質体の両面に形成された一対の電極の一方を測定室に配置する。また、素子層２８は、第２電極を基準ガス室に配置した酸素濃度測定セルを有する。そして素子層２８は、酸素濃度測定セルの出力電圧が所定の値になるように、酸素ポンプセルの一対の電極間に流す電流を制御することで、測定室内の酸素を汲み出したり、測定室内に外部から酸素を汲み入れたりする構成を有する。なお、酸素ポンプセルのうち、一対の電極、及び、固体電解質体のうちでこれら電極に挟まれる部位は、酸素濃度に応じた電流が流れる検出部２１を構成する。金属端子部２４は、検出部２１から検出信号を取り出すためや、ヒータ層２９に埋設された電熱線に電力を供給するために用いられる。

【0020】

端子収容ユニット１０（図１）は、後端側ＢＳに底部３１を有する有底筒状のセパレータ部３０と、底部３１を自身の底部として構成する有底筒状の基体部４０とを備える。すなわち、セパレータ部３０と基体部４０との底部は共通する。基体部４０は、セパレータ部３０の外周を取り囲む筒状の本体部４１と、本体部４１から軸線方向ＣＤに対して交差する方向に延びるコネクタ部５０とを有する。本実施形態では、コネクタ部５０は軸線方向ＣＤと直交する方向に延びる。端子収容ユニット１０は、樹脂部材によって一体とされている（つまり、一体成形されている）。樹脂部材としては、成形性のよい樹脂、例えば、ナイロン（登録商標）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等を用いることができる。

【0021】

セパレータ部３０（図２）は、検出素子２０や後述する接続端子６０を収容するための第１〜第６の収容空間部３４ａ〜３４ｆと、６つの収容空間部３４ａ〜３４ｆを仕切る隔壁３５とを有する。図１に示すように、隔壁３５は底部３１からセパレータ部３０の先端側端面の近傍まで延びる複数の板状部材によって構成されている。隔壁３５は、軸線方向ＣＤと直交する平面において、第１〜第６の収容空間部３４ａ〜３４ｆを仕切る。図２に示すように、第１〜第５の収容空間部３４ａ〜３４ｅには、対応する第１〜第５の接続端子６０ａ〜６０ｅ（詳細には、後述する第１〜第５の接続端子６０ａ〜６０ｅのフレーム本体部）がそれぞれ収容される。第６の収容空間部３４ｆには、検出素子２０の素子後端部２２と第１〜第５の接続端子６０ａ〜６０ｅの一部（詳細には、後述する第１〜第５の接続端子６０ａ〜６０ｅの素子当接部の一部）が収容される。

【0022】

図２に示すように、セパレータ部３０を先端側ＡＳから見た場合に、第６の収容空間部３４ｆは、筒状のセパレータ部３０の略中央に配置され、第１〜第５の収容空間部３４ａ〜３４ｅは第６の収容空間部３４ｆよりもセパレータ部３０の径方向外側に配置されている。ここで、第１〜第６の収容空間部３４ａ〜３４ｆを区別することなく用いる場合は、「収容空間部３４」を用いる。また、第１〜第５の接続端子６０ａ〜６０ｅを区別することなく用いる場合は、「接続端子６０」を用いる。なお、セパレータ部３０の詳細構成については後述する。ここで、第１〜第５の収容空間部３４ａ〜３４ｅが課題を解決するための手段に記載の「端子収容空間部」に相当し、第６の収容空間部３４ｆが課題を解決するための手段に記載の「素子収容空間部」に相当する。

【0023】

基体部４０の本体部４１は、セパレータ部３０の外周を取り囲む側部４４を有する。側部４４は、軸線方向ＣＤの後端側ＢＳに位置する底部３１の周縁部から軸線方向ＣＤの先端側ＡＳに延びる。側部４４は、セパレータ部３０の径方向周囲を取り囲むように配置されている。図１に示すように、隔壁３５と側部４４とは底部３１によって間接的に接続されている。また、図２に示すように、隔壁３５と側部４４とは少なくとも先端側ＡＳにおいて、直接的に接続されている。「直接的に接続」とは、他の部材を介することなく隔壁３５と側部４４とが取り付けられていることを意味する。「間接的に接続」とは、他の部材を介して隔壁３５と側部４４とが取り付けられていることを意味する。本体部４１の先端側端面には、溝４１１が周方向に亘って形成されている。なお、本体部４１の詳細構成については後述する。

【0024】

コネクタ部５０（図１）内には、検出素子２０から出力される検出信号を外部に取り出すためのコネクタ端子５２（詳細にはコネクタ端子５２の一端部５４）が収容されている。コネクタ端子５２は、接続端子６０の数に対応して５つ設けられている（図１では１つのみ図示）。コネクタ端子５２は、基体部４０にインサート成形されることで、基体部４０に埋設された状態で、且つ基体部４０に接合されてなる。すなわち、基体部４０の樹脂とコネクタ端子５２が樹脂モールドされている。より具体的には、金型内にコネクタ端子５２を配置し、コネクタ端子５２の周りに樹脂を注入することでコネクタ端子５２が基体部４０に取り付けられる。インサート成形によって、コネクタ端子５２を容易に基体部４０に固定することができる。

【0025】

各コネクタ端子５２の他端部５６は、第１〜第５の収容空間部３４ａ〜３４ｅ内で対応する接続端子６０と電気的に接続している。コネクタ端子５２の一端部５４はコネクタ部５０の開口部５８内に配置され、開口部５８に外部のコネクタが挿入されることで、外部のコネクタ内にある端子がコネクタ端子５２の一端部５４に電気的に接続される。これにより、外部のコネクタを介して酸素濃度を算出するための測定機器に対して検出信号が伝達される。

【0026】

主体金具１６は、検出素子２０が内側に配置される筒状の部材である。主体金具１６は、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼によって形成される。主体金具１６は、検出素子２０の軸線方向ＣＤを中心とした周囲を取り囲む。主体金具１６は、検出素子２０の検出部２１が先端側ＡＳに突出すると共に素子後端部２２が後端側ＢＳに突出するように検出素子２０を保持する。主体金具１６のうち後端側ＢＳに位置する後端側外周部１６８には、取付部１５がレーザー溶接等によって取り付けられている。主体金具１６のうち先端側ＡＳに位置する先端側外周部１６７には、プロテクタ１７がレーザー溶接によって取り付けられている。

【0027】

主体金具１６は、さらに、軸線方向ＣＤにおいて後端側外周部１６８と先端側外周部１６７との間に位置し、全周に亘って形成された溝部１６２を有する。この溝部１６２には、シール部材１５８が配置されている。本実施形態では、シール部材１５８はＯ−リングである。このシール部材１５８は、センサ２００と取付対象体との間を封止する。具体的には、シール部材８０は、センサ２００が取付対象体に取り付けられる際に、センサ取り付け孔の内壁に圧接されることにより変形し、センサ取り付け孔とセンサ２００との間を封止する。

【0028】

主体金具１６内には、アルミナからなる筒状のセラミックホルダ１７５と、滑石粉末からなる粉末充填層１７３と、アルミナからなる筒状のセラミックスリーブ１７１とが、この順に先端側ＡＳから後端側ＢＳに向けて配置されている。更に、セラミックスリーブ１７１と主体金具１６の後端部１６４との間には、加締リング１５７が配置されている。

【0029】

セラミックホルダ１７５は、主体金具１６のうち先端側ＡＳに位置する棚部１６９に係止されている。セラミックスリーブ１７１及びセラミックホルダ１７５は、軸線方向ＣＤに沿った矩形状の軸孔を有する筒状体である。このセラミックスリーブ１７１及びセラミックホルダ１７５は、その矩形状の軸孔に板状の検出素子２０を軸線方向ＣＤに沿って内挿して、検出素子２０を支持している。セラミックスリーブ１７１は、主体金具１６内に装着された後、主体金具１６の後端部１６４を径方向内側に屈曲させ、加締リング１５７を介して、セラミックスリーブ１７１の後端面に向けて加締めることにより、主体金具１６内に固定されている。

【0030】

プロテクタ１７（図１）は、外部プロテクタ１８と、外部プロテクタ１８の内側に位置する内部プロテクタ１９と、を有する。外部プロテクタ１８及び内部プロテクタ１９は有底筒状である。外部プロテクタ１８及び内部プロテクタ１９は、複数の孔部を有する金属製の部材である。これらの複数の孔部を通過して内部プロテクタ１９内に被測定ガスが流入する。外部プロテクタ１８及び内部プロテクタ１９は、検出素子２０の検出部２１を覆うことで外部からの水等から保護する。

【0031】

取付部１５は、主体金具１６と端子収容ユニット１０とを接続する部材である。取付部１５は、ステンレス鋼等の金属製の部材である。取付部１５のうち先端側ＡＳに位置する部分は主体金具１６にレーザー溶接等に取り付けられ、後端側ＢＳに位置する部分は端子収容ユニット１０の基体部４０に加締めによって取り付けられている。基体部４０（詳細には、本体部４１）の先端側端面に形成された溝４１１には、シール部材１５９が配置されている。シール部材１５９はＯ−リングである。このシール部材１５９は、取付部１５と基体部４０との取付部分を封止する。取付部１５は、図１の紙面方向に突出する一対のフランジ部（図示せず）を有する。フランジ部には孔が形成されている。この孔にネジを挿通し、取付対象体に設けられたネジ孔にネジ止めすることでセンサ２００が取付対象体に取り付けられる。ここで、ネジ孔は１個でも複数でも良い。

【0032】

図４は、第２の接続端子６０ｂを説明するための図である。図４（ａ）は、第２の接続端子６０ｂの上面図である。図４（ｂ）は、第２の接続端子６０ｂの正面図である。図４（ｃ）は、第２の接続端子６０ｂの右側面図であり、図４（ｄ）は、図４（ａ）のＦ４ａ−Ｆ４ａ断面図である。図４（ｄ）には、第２の接続端子６０ｂがセンサ２００に組み付けられた場合の軸線方向ＣＤを示している。

【0033】

図４（ｄ）に示すように、第２の接続端子６０ｂは、コネクタ当接部６９と、フレーム本体部６２と、素子当接部６１と、張り出し部６３と、２つの係止部６８（図４（ｂ））とを有する。図４（ｂ）に示すように、フレーム本体部６２は、長尺形状の板状であり、軸線方向ＣＤに延びる。

【0034】

素子当接部６１は、フレーム本体部６２の先端部６２１から折り返して後端側ＢＳに延びる。素子当接部６１は、フレーム本体部６２の先端部６２１から検出素子２０が位置する側（検出素子２０に近づく側）に向かって延びる内側延出部６４と、内側延出部６４のうち検出素子２０が位置する側の端部に接続され後端側ＢＳに向かって延びるバネ部６５とを有する。本実施形態の内側延出部６４は、水平方向に沿って直線状に延びる。バネ部６５は、後端側ＢＳに向かうに従って検出素子２０に近づくように延びる。バネ部６５の後端側ＢＳに位置する部分は、金属端子部２４と接触することで金属端子部２４と電気的に接続される素子当接部６７が形成されている。

【0035】

コネクタ当接部６９は、フレーム本体部６２の後端部６２４から折り返して先端側ＡＳに向かって延びる。コネクタ当接部６９は、フレーム本体部６２に対して素子当接部６１が位置する側とは反対側に折り返されている。図４（ａ）及び図４（ｄ）に示すように、張り出し部６３は、フレーム本体部６２から素子当接部６１が位置する側とは反対側に延びる。張り出し部６３は、コネクタ当接部６９を取り囲むように形成されている。張り出し部６３は、第２の収容空間部３４ｂに収容され、第２の収容空間部３４ｂの壁面に当たることで第２の接続端子６０ｂの動きが規制される。図４（ｂ）に示すように、２つの係止部６８は、フレーム本体部６２の先端側ＡＳからフレーム本体部６２の幅方向に突出する板状の部材である。２つの係止部６８は、セパレータ部３０の先端側端面に形成された溝に配置されセパレータ部３０に係止されることで、フレーム本体部６２が検出素子２０側に変形することを抑制する。

【0036】

図５は、第１と第５の接続端子６０ａ，６０ｅを説明するための図である。図５（ａ）は、第１と第５の接続端子６０ａ，６０ｅの上面図である。図５（ｂ）は、第１と第５の接続端子６０ａ，６０ｅの正面図である。図５（ｃ）は、第１と第５の接続端子６０ａ，６０ｅの右側面図である。図５（ｄ）は、図５（ａ）のＦ５ａ−Ｆ５ａ断面図である。図５（ｄ）には、第１と第５の接続端子６０ａ，６０ｅがセンサ２００に組み付けられた場合の軸線方向ＣＤを示している。第１と第５の接続端子６０ａ，６０ｅと第２の接続端子６０ｂ（図４）との異なる点は、係止部６８の個数と素子当接部６１ａの構成である。第１と第５の接続端子６０ａ，６０ｅのその他の構成について、第２の接続端子６０ｂと同様の構成であるため、同様の構成については同一の符号を付すと共に説明を省略する。

【0037】

係止部６８（図５（ｂ））は、１つのみ設けられている。係止部６８は、フレーム本体部６２の先端側ＡＳからフレーム本体部６２の幅方向に突出する。図５（ｃ）に示すように、素子当接部６１ａは、フレーム本体部６２の先端部６２１から折り返して後端側ＢＳに延びる。素子当接部６１ａと第２の接続端子６０ｂの素子当接部６１（図４）との異なる点は、内側延出部６４ａがフレーム本体部６２の幅方向に屈曲した部分を有する点と、バネ部６５ａの幅がバネ部６５（図４）よりも小さい点である。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように内側延出部６４ａは、水平方向に沿って直線状に延びると共に、バネ部６５ａが接続された側がフレーム本体部６２の幅方向に屈曲する。この屈曲する方向は、係止部６８が突出する方向とは反対の方向である。

【0038】

第３と第４の接続端子６０ｃ，６０ｄ（図２）は、第１と第５の接続端子６０ａ，６０ｅと比べた場合に、係止部６８及び素子当接部６１ａのフレーム本体部６２に対する位置が反対である点でのみ異なる。すなわち、図５（ｂ）において、第３と第４の接続端子６０ｃ，６０ｄは、係止部６８がフレーム本体部６２に対して左側に位置し、バネ部６５ａがフレーム本体部６２に対して右側に位置する。

【0039】

図６は、セパレータ部３０と基体部４０の側部４４とを示す斜視図である。図７は、セパレータ部３０に接続端子６０を配置したときの斜視図である。図８は、図６に示す図を先端側ＡＳから見た図である。図９は、図７に示す図を先端側ＡＳから見た図である。図６及び図７には、側部４４（図２）のうち溝４１１より径方向内側の部分を示している。また、図８には、理解の容易のために、先端側端面について、側部４４にはクロスハッチングを付し、隔壁３５にはシングルハッチングを付すと共に、検出素子２０が配置される部分を点線で示している。

【0040】

図６及び図７に示すように、セパレータ部３０の隔壁３５は、複数の収容空間部３４を仕切る。具体的には、複数の収容空間部３４はそれぞれ、隔壁３５によって軸線方向ＣＤと直交する断面が略矩形状となるように区画される。すなわち、隔壁３５によって収容空間部３４の軸線方向ＣＤに沿った側壁が形成されている。これにより、接続端子６０及び検出素子２０がセパレータ部３０に配置された場合に、接続端子６０のフレーム本体部６２と検出素子２０とのそれぞれにおける軸線方向ＣＤを中心とした周囲が、隔壁３５によって取り囲まれる。図８に示すように、隔壁３５の先端側端面は、側部４４に直接的に接続している。具体的には、隔壁３５の先端側端面のうち、セパレータ部３０の径方向外側に位置する４つの隅部３５ｐが側部４４に接続している。また、隔壁３５は基体部４０の底部３１（図１）において間接的に接続している。隔壁３５の先端側端面には、接続端子６０の係止部６８（図４（ｂ），図５（ｂ））が配置される溝３８が形成されている。

【0041】

図９に示すように、第１〜第５の収容空間部３４ａ〜３４ｅには、対応する接続端子６０のフレーム本体部６２、張り出し部６３、及び、コネクタ当接部６９が収容される。第６の収容空間部３４ｆには、検出素子２０の素子後端部２２（図１）と接続端子６０のバネ部６５，６５ａが収容される。ここで、軸線方向ＣＤと直交する断面において、隔壁３５の厚みＤ１、Ｄ２（図８）は一定であることが好ましい。こうすることで、樹脂部材によってセパレータ部３０を射出成形等によって形成する際に、セパレータ部３０の各部分における熱収縮の程度が不均一になることを抑制できる。これにより、セパレータ部３０を精度良く作成できる。なお、隔壁３５の先端側端面の一部は、面取りが施され、面取り部３５ｇが形成されている。なお、他の実施形態では、隔壁３５の厚みは一定でなくても良い。

【0042】

隔壁３５の厚みＤ１，Ｄ２は、軸線方向ＣＤと直交する以下の第１と第２の方向における厚みである。
・第１方向ＤＲ１：軸線方向ＣＤと直交し、検出素子２０の第１板面２０ｆａと第２板面２０ｆｂとが対向する方向。
・第２方向ＤＲ２：軸線方向ＣＤと第１方向ＤＲ１に直交する方向。
本実施形態では、第１方向ＤＲ１における隔壁３５の厚みを厚みＤ１とし、第２方向ＤＲ２における隔壁３５の厚みを厚みＤ２としている。

【0043】

上記実施形態によれば、セパレータ部３０を樹脂部材によって形成すると共に、セパレータ部３０は、複数の収容空間部３４を仕切る隔壁が一体形成されている。これにより、セパレータ部３０をセラミック製部材によって形成する場合に比べセンサの軽量化を図ることができると共に、隔壁３５によってセパレータ部３０の強度が低下する可能性を低減できる。また、上記実施形態では、図８に示すように、隔壁３５と基体部４０の側部４４とは、隅部３５ｐによって直接的に接続している。また、図１に示すように、隔壁３５と側部４４とは底部３１を介して間接的に接続している。これにより、隔壁３５の強度を向上できるため、セパレータ部３０の強度が低下する可能性を更に低減できる。また、上記実施形態によれば、側部４４を有する基体部４０とセパレータ部３０とは樹脂部材によって一体とされてなる。これにより、基体部４０とセパレータ部３０とを容易に形成できる。また、上記実施形態によれば、図１に示すように、コネクタ端子５２は軸線方向ＣＤと直交する方向（直交方向）に延び、基体部４０は直交方向に延びるコネクタ部５０を有する。これにより、センサ２００が軸線方向ＣＤに大型化することを抑制できる。

【0044】

Ｂ．セパレータ部と側部との他の接続態様：
図１０は、セパレータ部３０と側部４４との第１の接続態様を説明するための図である。図１１は、セパレータ部３０と側部４４との第２の接続態様を説明するための図である。図１０及び図１１は、第１実施形態の図８に相当する図である。上記実施形態では、隔壁３５と基体部４０の側部４４とは、隅部３５ｐによって直接的に接続されていたが、これに代えて他の部材を介して間接的に接続されていても良い。図１０及び図１１に示すセパレータ部３０と基体部４０の側部４４とは、別部材である接続部材８５によって接続されている。接続部材８５は、側部４４の内周面から径方向内側に突出するリブである。接続部材８５は、軸線方向ＣＤに沿って底部３１（図１）から隔壁３５の先端側端面まで延びる。接続部材８５は、セパレータ部３０と同一の樹脂部材で形成されても良い。また、樹脂部材８５は、ステンレス鋼などの金属やセパレータ部３０と異種の樹脂部材によって形成されても良い。接続部材８５が側部４４及び隔壁３５に取り付けられることによって、側部４４と隔壁３５とが間接的に接続している。また、接続部材８５に代えて、隔壁３５と側部４４とは別部材としての接着剤や充填剤によって互いに取り付けられることで接続されても良い。このようにしても、上記実施形態と同様に、隔壁３５の強度を向上できるため、セパレータ部３０の強度が低下する可能性を更に低減できる。また、上記実施形態では、図１に示すように、隔壁３５と側部４４とは、基体部４０の底部３１によって間接的に接続されていたが、底部３１によって接続されていなくても良い。

【0045】

Ｃ．接続端子とコネクタ端子との他の実施形態：
図１２は、第２の接続端子６０ｂａの他の実施形態を説明するための図である。図１２（ａ）は、第２の接続端子６０ｂａの上面図である。図１２（ｂ）は、第２の接続端子６０ｂａの正面図である。図１２（ｃ）は、第２の接続端子６０ｂａの右側面図である。第２の接続端子６０ｂａは、上記実施形態の第２の接続端子６０ｂ（図４）に代えてセンサ２００の構成部材として用いられても良い。第２の接続端子６０ｂａと上記実施形態の第２の接続端子６０ｂとの違いは、張り出し部６３ａが後述するコネクタ端子５２ａの他端部５６ａと係合する機構を有する点である。その他の構成については、第２の接続端子６０ｂａと第２の接続端子６０ｂとは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。

【0046】

張り出し部６３ａは、フレーム本体部６２の幅方向ＷＤ（図１２（ｂ）の左右方向）の端部に接続され、フレーム本体部６２と交差する一対の側部６３Ａ，６３Ｂを有する。一対の側部６３Ａ，６３Ｂのうち、一方を第１の側部６３Ａと呼び、他方を第２の側部６３Ｂと呼ぶ。第１と第２の側部６３Ａ，６３Ｂは、素子当接部６１が位置する側とは反対側に突出する。第１と第２の側部６３Ａ，６３Ｂは、フレーム本体部６２の幅方向ＷＤにおいて互いに向かい合う。第１と第２の側部６３Ａ，６３Ｂとは、コネクタ当接部６９を挟む位置関係にある。

【0047】

図１２（ｂ），（ｃ）に示すように、第１と第２の側部６３Ａ，６３Ｂはそれぞれ、後述するコネクタ端子５２ａの他端部５６ａと軸線方向ＣＤにおいて係合する接続端子側係合部６６３と、穴部６６１とを有する。接続端子側係合部６６３は、穴部６６１よりも後端側ＢＳに位置する。接続端子側係合部６６３は、板状であり幅方向ＷＤに弾性変形可能なように構成されている。なお、第１と第２の側部６３Ａ，６３Ｂは、第２の接続端子６０ｂａを用いて説明したが、その他の接続端子（第１，第３，第４，第５の接続端子）にも同様に形成されている。

【0048】

図１３は、コネクタ端子５２ａの他の実施形態と、コネクタ端子５２ａと第２の接続端子６０ｂａとの係合について説明するための図である。図１３（ａ）は、コネクタ端子５２ａと第２の接続端子６０ｂａとの係合が開始される直前の図である。図１３（ｂ）は、コネクタ端子５２ａと第２の接続端子６０ｂａとの係合したときの図である。コネクタ端子５２ａは、上記実施形態のコネクタ端子５２（図１）に代えてセンサ２００の構成部材として用いられても良い。コネクタ端子５２ａと上記実施形態のコネクタ端子５２との違いは、他端部５６ａにコネクタ端子側係合部５６１を有する点である。その他の構成については、コネクタ端子５２ａとコネクタ端子５２とは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。

【0049】

コネクタ端子５２ａの他端部５６ａは、先端側ＡＳにコネクタ端子側係合部５６１を有する。他端部５６ａは、軸線方向ＣＤに延びる長尺形状である。コネクタ端子側係合部５６１は、接続端子側係合部６６３と係合する部分である。コネクタ端子側係合部５６１は、他端部５６ａの側面が他の部分よりも凹んだ凹部である。コネクタ端子側係合部５６１は先端部５６９の後端側ＢＳに形成されている。

【0050】

他端部５６ａは、第２の接続端子６０ｂａの後端側ＢＳから第１と第２の側部６３Ａ，６３Ｂの間に挿入される。このとき、図１３（ａ）に示すように、先端部５６９によって接続端子側係合部６６３が幅方向ＷＤ外側に押し広げられる。そして、図１３（ｂ）に示すように、先端部５６９が接続端子側係合部６６３を通過して穴部６６１に位置したとき、接続端子側係合部６６３は凹部であるコネクタ端子側係合部５６１に入り込む。これにより、接続端子側係合部６６３とコネクタ端子側係合部５６１とが軸線方向ＣＤにおいて係合する。この係合によって、接続端子６０ｂａの先端側ＡＳへの移動が規制される。また、図１３（ｂ）の状態では、コネクタ当接部６９と他端部５６ａとが接触することによって電気的に接続されている。このように、接続端子側係合部６６３とコネクタ端子側係合部５６１とが軸線方向ＣＤにおいて係合することによって、接続端子６０ｂａが先端側ＡＳに移動してコネクタ端子５２ａから外れる可能性を低減できる。これにより、他端部５６ａとコネクタ当接部６９との電気的な接続を良好に維持できる。なお、第２の接続端子６０ｂａと電気的に接続されるコネクタ端子５２ａを用いてコネクタ端子側係合部５６１を説明したが、その他の接続端子（第１，第３，第４，第５の接続端子）と電気的に接続されるコネクタ端子もコネクタ端子５２ａと同様にコネクタ端子側係合部５６１を有する。また、コネクタ端子側係合部５６１は凹部であったが、形状はこれに限定されるものではなく、接続端子側係合部６６３が入り込んでコネクタ側係合部と係合できる形状であれば良い。例えば、コネクタ端子側係合部５６１は、幅方向ＷＤに貫通する穴部であっても良い。

【0051】

Ｄ．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。

【0052】

Ｄ−１．第１変形例：
上記実施形態では、セパレータ部３０と基体部４０とは同一材料の樹脂部材を用いて、接着剤や機械的接合を用いることなく一体とされていた（一体成形されていた）が、これに限定されるものではなく少なくともセパレータ部３０が樹脂部材であれば良い。例えば、基体部４０は、ステンレス鋼などの金属によって形成しても良い。また例えば、基体部４０は、セパレータ部３０とは異なる樹脂部材によって形成されても良い。また、上記実施形態では、コネクタ端子５２は、基体部４０にインサート成形されることで、基体部４０に取り付けられていたが、これに限定されるものではなく他の取付方法によって基体部４０に取り付けられても良い。例えば、コネクタ端子５２を基体部４０に圧入する方法や、接着剤などによって取り付ける方法を採用しても良い。

【0053】

Ｄ−２．第２変形例：
上記実施形態では、基体部４０とセパレータ部３０とは同一材料の樹脂部材によって、接着剤や機械的接合を用いることなく一体とされていた（一体成形されていた）が、異なる材料の樹脂部材を用いて二色成形等の成形方法を用いて一体としても（一体成形しても）良い。

【0054】

Ｄ−３．第３変形例：
上記実施形態では、図４に示すように、接続端子６０は内側延出部６４を有していたが、有していなくても良い。接続端子６０は、フレーム本体部６２と素子当接部６７を形成するバネ部６５，６５ａとを少なくとも有していれば良い。

【0055】

Ｄ−４．第４変形例：
上記実施形態では、図３に示すように、検出素子２０は第１〜第５の金属端子部２４ａ〜２４ｅを有していたがこれに限定されるものではなく、一方の主面２０ｆａ（２０ｆｂ）に２つ以上の金属端子部２４を有していれば良い。

【0056】

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

【符号の説明】

【0057】

１０…端子収容ユニット
１５…取付部
１６…主体金具
１７…プロテクタ
１８…外部プロテクタ
１９…内部プロテクタ
２０…検出素子
２０ｆａ…第１板面
２０ｆｂ…第２板面
２１…検出部
２２…素子後端部
２４…金属端子部
２４ａ…第１の金属端子部
２４ｂ…第２の金属端子部
２４ｃ…第３の金属端子部
２４ｄ…第４の金属端子部
２４ｅ…第５の金属端子部
２８…素子層
２９…ヒータ層
３０…セパレータ部
３１…底部
３４…収容空間部
３４ａ…第１の収容空間部
３４ｂ…第２の収容空間部
３４ｃ…第３の収容空間部
３４ｄ…第４の収容空間部
３４ｅ…第５の収容空間部
３４ｆ…第６の収容空間部
３５…隔壁
３５ｇ…面取り部
３５ｐ…隅部
３８…溝
４０…基体部
４１…本体部
４４…側部
５０…コネクタ部
５２，５２ａ…コネクタ端子
５４…一端部
５６…他端部
５８…開口部
６０…接続端子
６０ａ…第１の接続端子
６０ｂ，６０ｂａ…第２の接続端子
６０ｃ…第３の接続端子
６０ｄ…第４の接続端子
６０ｅ…第５の接続端子
６１，６１ａ…素子当接部
６２…フレーム本体部
６３，６３ａ…張り出し部
６３Ａ…第１の側部
６３Ｂ…第２の側部
６４，６４ａ…内側延出部
６５，６５ａ…バネ部
６７…素子当接部
６８…係止部
６９…コネクタ当接部
８０…シール部材
８５…接続部材
９０…検出部保護層
１３９…セラミックスリーブ
１５７…加締リング
１５８…シール部材
１５９…シール部材
１６２…溝部
１６４…後端部
１６７…先端側外周部
１６８…後端側外周部
１６９…棚部
１７１…セラミックスリーブ
１７３…粉末充填層
１７５…セラミックホルダ
２００…センサ
４１１…溝
５６１…コネクタ端子側係合部
６２１…先端部
６２４…後端部
６６１…穴部
６６３…接続端子側係合部
Ｏ…軸線
ＣＤ…軸線方向
ＢＳ…後端側
ＡＳ…先端側

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】