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(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】
(24)【登録日】2024-05-15
(45)【発行日】2024-05-23
(54)【発明の名称】ガスセンサ
(51)【国際特許分類】
G01N 27/407 20060101AFI20240516BHJP
G01N 27/409 20060101ALI20240516BHJP
【ＦＩ】
G01N27/407
G01N27/409
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020168888
(22)【出願日】2020-10-06
(65)【公開番号】P2022061111
(43)【公開日】2022-04-18
【審査請求日】2023-04-24
(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】
【氏名又は名称】下田 昭
(72)【発明者】
【氏名】松山 大介
(72)【発明者】
【氏名】米津 邦彦
(72)【発明者】
【氏名】野村 昌史
(72)【発明者】
【氏名】猪瀬 優人
(72)【発明者】
【氏名】岡井 正名
【審査官】黒田 浩一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－１８１７６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１９９２４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０４５２６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０２１７６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２０２６６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２２５７４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－３３７０９６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２７／４０７
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、対向する主面を有する板状をなし、少なくとも一方の主面の後端側に幅方向に２つ以上離間して電極パッドを有するセンサ素子と、前記センサ素子の後端側に配置される絶縁材料からなるセパレータと、
前記セパレータに保持されると共に、前記電極パッドに対向して配置される端子金具であり、軸線方向に延びる本体部と、前記本体部の先端に繋がって前記電極パッドに接続される先端部と、を備え、前記セパレータによって互いに絶縁されている複数の端子金具と、
を備えるガスセンサであって、
前記セパレータには、前記セパレータの先端向き面から後端側に向かって凹むか又は前記軸線方向に貫通する素子収容部が設けられ、
前記素子収容部は、先端側の第１収容空間と、後端側の第２収容空間と、を有し、
前記第２収容空間は、前記第１収容空間よりも前記センサ素子と前記セパレータとの間の相対的な回動可能角度が小さくなるような回動規制壁を備え、
前記センサ素子の後端側が前記第２収容空間内に収容されていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項2】
前記第２収容空間における前記回動可能角度が９０度以下である請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項3】
前記回動可能角度が２０度以下である請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項4】
前記素子収容部が前記センサ素子と離間している請求項１～３のいずれか一項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やＮＯｘの濃度を検出するガスセンサとして、固体電解質を用い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、板状のセンサ素子の後端側に複数の電極パッドを設けつつ、センサ素子の後端側の径方向外側を取り囲むように絶縁性のセパレータを配置し、このセパレータに端子金具を保持したものが用いられている（特許文献１、２）。
端子金具は電極パッドに電気的に接続されると共に、端子金具の後端側がリード線にカシメ接続され、センサ素子からのセンサ出力信号がリード線を介して外部に取り出されようになっている。なお、リード線は、ガスセンサの後端側に配置されたゴム製のグロメットを挿通して外部に引き出される。
この種のガスセンサとして、板状のセンサ素子の後端側に複数の電極パッドを設けつつ、センサ素子の後端側の径方向外側を取り囲むように絶縁性のセパレータを配置し、このセパレータに端子金具を保持したものが用いられている（特許文献１、２）。
端子金具は電極パッドに電気的に接続されると共に、端子金具の後端側がリード線にカシメ接続され、センサ素子からのセンサ出力信号がリード線を介して外部に取り出されようになっている。なお、リード線は、ガスセンサの後端側に配置されたゴム製のグロメットを挿通して外部に引き出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【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に示すように、特許文献２に記載のセパレータ５００の収容空間５００ｈ内にセンサ素子５２０を挿入してガスセンサを組み付けると、当初はセンサ素子５２０が設計位置５２０Ｒに近い位置に保持される。この設計位置５２０Ｒでは、センサ素子５２０の電極パッドが端子金具５１０とほぼ平行に接するので接触面積が最大となり、接続状態が良好となる。
しかしながら、ガスセンサの使用に伴い、例えば車両の走行中の振動によってセパレータ５００が設計位置５２０Ｒから周方向に回動してしまうことがある。
そして、このような回動が起きると、図１２に示すように、端子金具５１０とセンサ素子５２０の電極パッド５２０ｐとが近くなり過ぎ、接触部Ｃにて斜めに（片当たりに）接触して接触不良となるおそれがある。又、電極パッド５２０ｐに対して端子金具５１０が遠過ぎると、端子金具５１０が部位Ｅのように伸び切ってしまい、電極パッド５２０ｐとの接圧が低下して接触不良となる。
しかしながら、ガスセンサの使用に伴い、例えば車両の走行中の振動によってセパレータ５００が設計位置５２０Ｒから周方向に回動してしまうことがある。
そして、このような回動が起きると、図１２に示すように、端子金具５１０とセンサ素子５２０の電極パッド５２０ｐとが近くなり過ぎ、接触部Ｃにて斜めに（片当たりに）接触して接触不良となるおそれがある。又、電極パッド５２０ｐに対して端子金具５１０が遠過ぎると、端子金具５１０が部位Ｅのように伸び切ってしまい、電極パッド５２０ｐとの接圧が低下して接触不良となる。
【0005】
一方、図１３に示すような特許文献１に記載のセパレータ６００の場合、先端向き面６００ａ側から後端側（図１３の矢印の方向）に向かって収容空間６００ｈをストレート状にしている。換言すれば、収容空間６００ｈの外縁を先端から後端に向かって同一寸法としている。
そして、例えば収容空間６００ｈに径方向内側に向かって突出する突出部６００ｐ等を設けることで、走行振動等によるセパレータ６００の周方向の回動を抑制し、センサ素子５２０を設計位置５２０Ｒの近傍に保持し続けることができる。
しかしながら、この場合、収容空間６００ｈとセンサ素子５２０とのクリアランスが小さいため、センサ素子５２０をセパレータ６００に挿入し難く、生産性が低下するという問題がある。
そして、例えば収容空間６００ｈに径方向内側に向かって突出する突出部６００ｐ等を設けることで、走行振動等によるセパレータ６００の周方向の回動を抑制し、センサ素子５２０を設計位置５２０Ｒの近傍に保持し続けることができる。
しかしながら、この場合、収容空間６００ｈとセンサ素子５２０とのクリアランスが小さいため、センサ素子５２０をセパレータ６００に挿入し難く、生産性が低下するという問題がある。
【0006】
そこで、本発明は、センサ素子の電極パッドと端子金具との接続の信頼性を向上させると共に、センサ素子をセパレータに挿入する際の生産性を向上させた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】
【0007】
上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、軸線方向に延びると共に、対向する主面を有する板状をなし、少なくとも一方の主面の後端側に幅方向に２つ以上離間して電極パッドを有するセンサ素子と、前記センサ素子の後端側に配置される絶縁材料からなるセパレータと、前記セパレータに保持されると共に、前記電極パッドに対向して配置される端子金具であり、軸線方向に延びる本体部と、前記本体部の先端に繋がって前記電極パッドに接続される先端部と、を備え、前記セパレータによって互いに絶縁されている複数の端子金具と、を備えるガスセンサであって、前記セパレータには、前記セパレータの先端向き面から後端側に向かって凹むか又は前記軸線方向に貫通する素子収容部が設けられ、前記素子収容部は、先端側の第１収容空間と、後端側の第２収容空間と、を有し、前記第２収容空間は、前記第１収容空間よりも前記センサ素子と前記セパレータとの間の相対的な回動可能角度が小さくなるような回動規制壁を備え、前記センサ素子の後端側が前記第２収容空間内に収容されていることを特徴とする。
【0008】
このガスセンサによれば、第１収容空間の回動可能角度が第２収容空間の回動可能角度よりも大きい。このため、セパレータの第１収容空間内にセンサ素子を挿入してガスセンサを組み付ける際、センサ素子が周方向にずれて挿入されても、第１収容空間とセンサ素子とのクリアランスが大きいので、センサ素子をセパレータに容易に挿入することができ、生産性が向上する。
一方、センサ素子の後端側は、第１収容空間よりも回動可能角度が小さい第２収容空間内に収容される。このため、例えば車両の走行中の振動によってセパレータに周方向に回動しようとする力が掛かっても、第２収容空間内に保持されたセンサ素子に対する相対的な回動角度は小さく（２θ内に）なる。その結果、センサ素子の各電極と、対応する端子金具（の各先端部）との距離が近くなり過ぎて両者が斜めに（片当たりに）接触することや、両者の距離が遠過ぎて接圧が低下することが抑制され、接触不良を低減して電極パッドと端子金具との接続の信頼性を向上させることができる。
一方、センサ素子の後端側は、第１収容空間よりも回動可能角度が小さい第２収容空間内に収容される。このため、例えば車両の走行中の振動によってセパレータに周方向に回動しようとする力が掛かっても、第２収容空間内に保持されたセンサ素子に対する相対的な回動角度は小さく（２θ内に）なる。その結果、センサ素子の各電極と、対応する端子金具（の各先端部）との距離が近くなり過ぎて両者が斜めに（片当たりに）接触することや、両者の距離が遠過ぎて接圧が低下することが抑制され、接触不良を低減して電極パッドと端子金具との接続の信頼性を向上させることができる。
【0009】
本発明のガスセンサにおいて、前記第２収容空間における前記回動可能角度が９０度以下であってもよい。
回動可能角度が９０度を超えると、対応するすべての電極パッドと、端子金具（先端部）を接続させることが困難となり、接点が取れない端子金具が生じる場合がある。
回動可能角度が９０度を超えると、対応するすべての電極パッドと、端子金具（先端部）を接続させることが困難となり、接点が取れない端子金具が生じる場合がある。
【0010】
本発明のガスセンサにおいて、前記回動可能角度が２０度以下であると、接触不良をさらに低減して電極パッドと端子金具との接続の信頼性をより一層向上させることができる。
【0011】
本発明のガスセンサにおいて、前記素子収容部が前記センサ素子と離間していてもよい。
このガスセンサによれば、走行中の振動等で素子収容部（特に第２収容空間）にセンサ素子が接触して破損することを抑制できる。
このガスセンサによれば、走行中の振動等で素子収容部（特に第２収容空間）にセンサ素子が接触して破損することを抑制できる。
【発明の効果】
【0012】
この発明によれば、センサ素子の電極パッドと端子金具との接続の信頼性を向上させると共に、センサ素子をセパレータに挿入する際の生産性を向上させたガスセンサが得られる。
【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6】素子収容部およびセンサ素子の回動可能角度を示す、先端側から見たセパレータの底面図である。
【図7】センサ素子の電極パッドと端子金具との接続状態を示すセパレータの底面図である。
【図8】先端側から見た変形例のセパレータの底面斜視図である。
【図9】先端側から見たさらに別の変形例のセパレータの底面斜視図である。
【図11】従来のガスセンサにおいて、セパレータにセンサ素子を挿入したとき、センサ素子が設計位置に保持された状態を示す底面斜視図である。
【図12】従来のガスセンサにおいて、使用中の振動によりセパレータが設計位置から回動した状態を示す底面斜視図である。
【図13】従来の別のガスセンサにおいて、セパレータにセンサ素子を挿入した状態を示す底面斜視図である。
【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は図３のＡ－Ａ線に沿う断面図、図５は図３にて端子金具２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂを保持したセパレータ１６６の底面斜視図、図６は素子収容部１６８およびセンサ素子の回動可能角度２θを示す先端側から見たセパレータ１６６の底面図、図７はセンサ素子の電極パッドと端子金具との接続状態を示すセパレータ１６６の底面図、図８は先端側から見た変形例のセパレータの底面斜視図である。
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は図３のＡ－Ａ線に沿う断面図、図５は図３にて端子金具２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂを保持したセパレータ１６６の底面斜視図、図６は素子収容部１６８およびセンサ素子の回動可能角度２θを示す先端側から見たセパレータ１６６の底面図、図７はセンサ素子の電極パッドと端子金具との接続状態を示すセパレータ１６６の底面図、図８は先端側から見た変形例のセパレータの底面斜視図である。
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、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。
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貫通孔１５４を有し、貫通孔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。この貫通孔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が配置されている。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の貫通孔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１５６（以下、滑石リング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。
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、ゴム製のグロメット１７０が配置されている。
さらに、グロメット１７０の軸線Ｏ方向中心には基準雰囲気となる大気を導入するための貫通孔１７０ｈが形成され、この貫通孔１７０ｈには図示しないフィルタ金具及び撥水性フィルタが保持され、貫通孔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。
さらに、グロメット１７０の軸線Ｏ方向中心には基準雰囲気となる大気を導入するための貫通孔１７０ｈが形成され、この貫通孔１７０ｈには図示しないフィルタ金具及び撥水性フィルタが保持され、貫通孔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。
【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２参照。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、後述する素子収容部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１０Ｅ側には、幅Ｗ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方の主面１０Ｂの後端側には、幅Ｗ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。
そして、センサ素子１０の一方の主面１０Ａの後端１０Ｅ側には、幅Ｗ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方の主面１０Ｂの後端側には、幅Ｗ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。
【0022】
なお、本発明においては、主面１０Ａ、１０Ｂのうち少なくとも一方において、幅Ｗ方向に電極パッドが２つ以上離間して並んでいればよい。
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。
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。
【0023】
端子金具２１ａは、軸線Ｏ方向に延びる板状の本体部２１ａ１と、本体部２１ａ１の先端縁から後端に向かって折り返された先端部２１ａ２と、本体部２１ａ１の後端に接続する圧着端子部２１ａ３とを一体に備えている。
又、本実施形態では、４本の端子金具２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂはいずれも同一形状であるので端子金具２１ａについてのみ説明したが、他の端子金具２１ｂ、２２ａ、２２ｂの構成も同様である。各端子金具２１ａ～２２ｂに接続される各電極パッド１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂも同様である。
又、本実施形態では、４本の端子金具２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂはいずれも同一形状であるので端子金具２１ａについてのみ説明したが、他の端子金具２１ｂ、２２ａ、２２ｂの構成も同様である。各端子金具２１ａ～２２ｂに接続される各電極パッド１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂも同様である。
【0024】
圧着端子部２１ａ３は公知の筒状をなし、この筒内に被覆を向いて導線を露出させたリード線１４６を挿入して圧着することで、リード線１４６が電気的に接続される。
先端部２１ａ２の先端縁は後端に向かって折り返されて自由端を形成している。先端部２１ａ２は電極パッド１１ａと（電気的に）接続する。
各端子金具２１ａ～２２ｂは、例えば１枚の金属板（インコネル（登録商標）等）を打ち抜いた後、先端部２１ａ２等を折り曲げて製造することができるが、これに限定されない。
先端部２１ａ２の先端縁は後端に向かって折り返されて自由端を形成している。先端部２１ａ２は電極パッド１１ａと（電気的に）接続する。
各端子金具２１ａ～２２ｂは、例えば１枚の金属板（インコネル（登録商標）等）を打ち抜いた後、先端部２１ａ２等を折り曲げて製造することができるが、これに限定されない。
【0025】
次に、セパレータ１６６について説明する。
図３は先端側から見たセパレータ１６６の底面斜視図、図４は図３のＡ－Ａ線に沿う断面図、図５は図３にて端子金具２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂを保持したセパレータ１６６の底面斜視図を示す。
セパレータ１６６の中心には、セパレータ１６６の先端向き面１６６ａから後端側に向かって凹む素子収容部１６８が設けられている。そして、素子収容部１６８の径方向外側には、矩形孔からなる端子収納穴１６６ｈが２個ずつ（合計４個）並び、各端子収納穴１６６ｈは、素子収容部１６８の第１収容空間１６８ａ（図４参照）に連通するように軸線方向に貫通している。
さらに、図４に示すように、素子収容部１６８は、先端側の第１収容空間１６８ａと、後端側の第２収容空間１６８ｂとを有し、第２収容空間１６８ｂは後述する２つの回動規制壁１６８ｗを備えている。
図３は先端側から見たセパレータ１６６の底面斜視図、図４は図３のＡ－Ａ線に沿う断面図、図５は図３にて端子金具２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂを保持したセパレータ１６６の底面斜視図を示す。
セパレータ１６６の中心には、セパレータ１６６の先端向き面１６６ａから後端側に向かって凹む素子収容部１６８が設けられている。そして、素子収容部１６８の径方向外側には、矩形孔からなる端子収納穴１６６ｈが２個ずつ（合計４個）並び、各端子収納穴１６６ｈは、素子収容部１６８の第１収容空間１６８ａ（図４参照）に連通するように軸線方向に貫通している。
さらに、図４に示すように、素子収容部１６８は、先端側の第１収容空間１６８ａと、後端側の第２収容空間１６８ｂとを有し、第２収容空間１６８ｂは後述する２つの回動規制壁１６８ｗを備えている。
【0026】
より詳しくは先端側から見て、第１収容空間１６８ａはＨ字状の輪郭で形成され、第２収容空間１６８ｂは第１収容空間１６８ａの底面１６８ｓの中央部に配置されている。そして、第２収容空間１６８ｂの輪郭は、第１収容空間１６８ａの輪郭よりも小さな矩形状をなし、当該矩形の長辺がＨ字の横棒に沿っている。
又、第２収容空間１６８ｂは第１収容空間１６８ａの底面１６８ｓから後端側に凹む空間として形成され、２つの回動規制壁１６８ｗは、第２収容空間１６８ｂの輪郭における長辺を示す側壁（軸線Ｏ方向に沿う壁）をなしている。
そして、図４に示すように、センサ素子１０の後端１０Ｅ側が第２収容空間１６８ｂ内に収容されている。なお、図４において、センサ素子１０の厚み方向に沿う面が見えている。
又、第２収容空間１６８ｂは第１収容空間１６８ａの底面１６８ｓから後端側に凹む空間として形成され、２つの回動規制壁１６８ｗは、第２収容空間１６８ｂの輪郭における長辺を示す側壁（軸線Ｏ方向に沿う壁）をなしている。
そして、図４に示すように、センサ素子１０の後端１０Ｅ側が第２収容空間１６８ｂ内に収容されている。なお、図４において、センサ素子１０の厚み方向に沿う面が見えている。
【0027】
一方、図５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１６６ｈ内に保持されると共に、素子収容部１６８（第１収容空間１６８ａ）に臨んでいる。
なお、センサ素子１０が素子収容部１６８に収容されていない状態では、それぞれ対向する各端子金具２１ａ、２２ａの各先端部２１ａ２、２２ａ２、及び各端子金具２１ｂ、２２ｂの各先端部２１ｂ２、２２ｂ２は、弾性により互いに接している。
なお、センサ素子１０が素子収容部１６８に収容されていない状態では、それぞれ対向する各端子金具２１ａ、２２ａの各先端部２１ａ２、２２ａ２、及び各端子金具２１ｂ、２２ｂの各先端部２１ｂ２、２２ｂ２は、弾性により互いに接している。
【0028】
次に、図６、図７を参照し、回動可能角度２θ、２φ及びそれによる作用効果について説明する。なお、図６では、見やすくするため、端子金具２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂのうち端子金具２１ａのみを破線で図示し、他の端子金具の図示を省略している。
まず、図６の設計位置１０Ｒは、セパレータ１６６内のセンサ素子１０の理想的な（設計上の）配置位置である。設計位置１０Ｒでは、センサ素子１０の各電極パッド１１ａ～１２ｂが対応する端子金具２１ａ～２２ｂ（の各先端部２１ａ２～２２ｂ２）とほぼ平行に接するので接触面積が最大となり、接続状態が良好となる。又、各電極パッド１１ａ～１２ｂと対応する端子金具２１ａ～２２ｂとの距離もほぼ同じとなるので、片当たりや接圧の低下を抑制し、この点でも接続状態が良好となる。
まず、図６の設計位置１０Ｒは、セパレータ１６６内のセンサ素子１０の理想的な（設計上の）配置位置である。設計位置１０Ｒでは、センサ素子１０の各電極パッド１１ａ～１２ｂが対応する端子金具２１ａ～２２ｂ（の各先端部２１ａ２～２２ｂ２）とほぼ平行に接するので接触面積が最大となり、接続状態が良好となる。又、各電極パッド１１ａ～１２ｂと対応する端子金具２１ａ～２２ｂとの距離もほぼ同じとなるので、片当たりや接圧の低下を抑制し、この点でも接続状態が良好となる。
【0029】
これに対し、第１収容空間１６８ａの輪郭は第２収容空間１６８ｂ（ひいては設計位置１０Ｒ）の輪郭よりも大きい。このため、セパレータ１６６の第１収容空間１６８ａ内にセンサ素子１０を挿入してガスセンサを組み付ける際、センサ素子１０が設計位置１０Ｒより周方向にずれて挿入されても（図６のセンサ素子１０ｙ）、第１収容空間１６８ａとセンサ素子１０とのクリアランスが大きいので、センサ素子１０をセパレータ１６６に容易に挿入することができ、生産性が向上する。
例えば、図６の例では、第１収容空間１６８ａ内でセンサ素子１０は、第１収容空間１６８ａの輪郭を構成し径方向内側に向かって突出する突出部１６６ｐに当接するまで、軸線Ｏを中心に周方向に回動することができる。このとき、第１収容空間１６８ａ内でセンサ素子１０が軸線Ｏを中心に回動することができる最大角度をφとすると、２φを「第１収容空間１６８ａにおける回動可能角度」とする。
これは、第１収容空間１６８ａ内で、センサ素子１０は図６の上側にも回動でき、又、図６の左右の線に線対称に図６の下側にも回動できるから、φを２倍する。
例えば、図６の例では、第１収容空間１６８ａ内でセンサ素子１０は、第１収容空間１６８ａの輪郭を構成し径方向内側に向かって突出する突出部１６６ｐに当接するまで、軸線Ｏを中心に周方向に回動することができる。このとき、第１収容空間１６８ａ内でセンサ素子１０が軸線Ｏを中心に回動することができる最大角度をφとすると、２φを「第１収容空間１６８ａにおける回動可能角度」とする。
これは、第１収容空間１６８ａ内で、センサ素子１０は図６の上側にも回動でき、又、図６の左右の線に線対称に図６の下側にも回動できるから、φを２倍する。
【0030】
一方、第２収容空間１６８ｂの輪郭は第１収容空間１６８ａの輪郭よりも小さい。これにより、センサ素子１０の後端１０Ｅ側が第２収容空間１６８ｂ内に収容されると（図１、図４参照）、第１収容空間１６８ａにおける回動可能角度２θは２φよりも小さくなる。
例えば、図６の例では、第２収容空間１６８ｂ内でセンサ素子１０は、第２収容空間１６８ｂの輪郭を構成する回動規制壁１６８ｗに当接するまで、軸線Ｏを中心に回動することができる（図６のセンサ素子１０ｘ）。
ここで、第２収容空間１６８ｂ内でセンサ素子１０が軸線Ｏを中心に回動することができる最大角度をθとする。又、２φの場合と同様に、２θを「第２収容空間１６８ｂにおける回動可能角度」とする。
なお、本例では、設計位置１０Ｒのうち、センサ素子１０の主面１０Ａ，１０Ｂ（図２参照）に沿う方向が回動規制壁１６８ｗの延びる方向に平行である。又、第２収容空間１６８ｂの輪郭は設計位置１０Ｒの外側に位置するが、なるべく設計位置１０Ｒに近付けるのが好ましい。
例えば、図６の例では、第２収容空間１６８ｂ内でセンサ素子１０は、第２収容空間１６８ｂの輪郭を構成する回動規制壁１６８ｗに当接するまで、軸線Ｏを中心に回動することができる（図６のセンサ素子１０ｘ）。
ここで、第２収容空間１６８ｂ内でセンサ素子１０が軸線Ｏを中心に回動することができる最大角度をθとする。又、２φの場合と同様に、２θを「第２収容空間１６８ｂにおける回動可能角度」とする。
なお、本例では、設計位置１０Ｒのうち、センサ素子１０の主面１０Ａ，１０Ｂ（図２参照）に沿う方向が回動規制壁１６８ｗの延びる方向に平行である。又、第２収容空間１６８ｂの輪郭は設計位置１０Ｒの外側に位置するが、なるべく設計位置１０Ｒに近付けるのが好ましい。
【0031】
以上のように、センサ素子１０の後端１０Ｅ側は、第１収容空間１６８ａよりも回動可能角度が小さい（２θ＜２φである）第２収容空間１６８ｂ内に収容される。このため、例えば車両の走行中の振動によってセパレータ１６６に周方向に回動しようとする力が掛かっても、第２収容空間１６８ｂ内に保持されたセンサ素子１０の回動角度は小さく（２θ内に）なる。
その結果、図７に示すように、センサ素子１０の各電極パッド１１ａ～１２ｂと、対応する端子金具２１ａ～２２ｂ（の各先端部２１ａ２～２２ｂ２）との距離が近くなり過ぎて両者が斜めに（片当たりに）接触することや、両者の距離が遠過ぎて接圧が低下することが抑制され、接触不良を低減して電極パッドと端子金具との接続の信頼性を向上させることができる。
その結果、図７に示すように、センサ素子１０の各電極パッド１１ａ～１２ｂと、対応する端子金具２１ａ～２２ｂ（の各先端部２１ａ２～２２ｂ２）との距離が近くなり過ぎて両者が斜めに（片当たりに）接触することや、両者の距離が遠過ぎて接圧が低下することが抑制され、接触不良を低減して電極パッドと端子金具との接続の信頼性を向上させることができる。
【0032】
ここで、図７において、つまりセンサ素子１０の後端１０Ｅ側が第２収容空間１６８ｂ内に収容されている状態で、対応するすべての電極パッド１１ａ～１２ｂと、端子金具２１ａ～２２ｂ（先端部）とが接続している。換言すれば、対応するすべての電極パッド１１ａ～１２ｂと、端子金具２１ａ～２２ｂ（先端部）が接続するように、２θが設定されている。
【0033】
一方、センサ素子１０が周方向にずれて挿入されたときにセンサ素子１０の後端１０Ｅ側が第１収容空間１６８ａと第２収容空間１６８ｂとの間の部位（例えば、図４の底面１６８ｓ）に当接した場合は、センサ素子１０の後端１０Ｅ側が第２収容空間１６８ｂ内に収容されないことになり、製造不良として排除される。
この製造不良は、例えばセパレータ１６６へのセンサ素子１０の挿入荷重や、挿入深さ等で検出することができる。
この製造不良は、例えばセパレータ１６６へのセンサ素子１０の挿入荷重や、挿入深さ等で検出することができる。
【0034】
第２収容空間１６８ｂにおける回動可能角度２θが９０度以下であることが好ましい。２θが９０度を超えると、対応するすべての電極パッド１１ａ～１２ｂと、端子金具２１ａ～２２ｂ（先端部）を接続させることが困難な場合がある。回動可能角度２θが２０度以下であるとより好ましい。
素子収容部１６８がセンサ素子１０と離間していると、走行中の振動等で素子収容部１６８（特に第２収容空間１６８ｂ）にセンサ素子１０が接触して破損することを抑制できる。
素子収容部１６８がセンサ素子１０と離間していると、走行中の振動等で素子収容部１６８（特に第２収容空間１６８ｂ）にセンサ素子１０が接触して破損することを抑制できる。
【0035】
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。
例えば、図８に示すように、セパレータ２６６の素子収容部２６８が軸線Ｏ方向に貫通する孔であってもよい。なお、図８の例では、第２収容空間２６８ｂが矩形の貫通孔となっていて、この貫通孔の２つの側壁（第２収容空間１６８ｂの輪郭における長辺を示す側壁）が回動規制壁２６８を構成する。
例えば、図８に示すように、セパレータ２６６の素子収容部２６８が軸線Ｏ方向に貫通する孔であってもよい。なお、図８の例では、第２収容空間２６８ｂが矩形の貫通孔となっていて、この貫通孔の２つの側壁（第２収容空間１６８ｂの輪郭における長辺を示す側壁）が回動規制壁２６８を構成する。
【0036】
又、回動規制壁の構成も限定されず、例えば、図９に示すような一対の突部を回動規制壁３６８ｗとしてもよい。
ここで、図９のセパレータ３６６において素子収容部３６８は凹部であり、第１収容空間１６８ａと同様なＨ字状の輪郭の第１収容空間３６８ａが形成されている。そして、第１収容空間３６８ａの底面３６８ｓから先端側へ向かい、センサ素子１０の厚み方向（短辺側）に沿う一対の側壁から軸心Ｏ（中心）に向かってそれぞれ突出するように回動規制壁３６８ｗが形成されている。
ここで、図９のセパレータ３６６において素子収容部３６８は凹部であり、第１収容空間１６８ａと同様なＨ字状の輪郭の第１収容空間３６８ａが形成されている。そして、第１収容空間３６８ａの底面３６８ｓから先端側へ向かい、センサ素子１０の厚み方向（短辺側）に沿う一対の側壁から軸心Ｏ（中心）に向かってそれぞれ突出するように回動規制壁３６８ｗが形成されている。
【0037】
この場合、センサ素子１０の後端１０Ｅ側が底面３６８ｓ近傍まで挿入されると、センサ素子１０が軸線Ｏの周りに回動しても、センサ素子１０の短辺側が回動規制壁３６８ｗに当接した時点で回動が阻止される。その結果、２θ＜２φとなる。
ここで、図９の断面図である図１０に示すように、２つの回動規制壁３６８ｗで挟まれた領域が第２収容空間３６８ｂとなる。なお、図１０において、センサ素子１０の主面が見えている。
ここで、図９の断面図である図１０に示すように、２つの回動規制壁３６８ｗで挟まれた領域が第２収容空間３６８ｂとなる。なお、図１０において、センサ素子１０の主面が見えている。
【0038】
セパレータ、端子金具、電極パッドの構成も限定されない。
さらに、ガスセンサの種類としては、酸素センサの他、全領域空燃比センサ、及びＮＯｘセンサ等が挙げられる。
さらに、ガスセンサの種類としては、酸素センサの他、全領域空燃比センサ、及びＮＯｘセンサ等が挙げられる。
【符号の説明】
【0039】
１０ センサ素子
１０Ａ センサ素子の一方の主面
１０Ｂ センサ素子の他方の主面
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ 電極パッド
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ 端子金具
２１ａ１、２１ｂ１、２２ａ１、２２ｂ１ 本体部
２１ａ２、２１ｂ２、２２ａ２、２２ｂ２ 先端部
１６６、２６６、３６６ セパレータ
１６６ａ 先端向き面
１６８、２６８、３６８ 素子収容部
１６８ａ、２６８ａ、３６８ａ 第１収容空間
１６８ｂ、２６８ｂ、３６８ｂ 第２収容空間
１６８ｗ、２６８ｗ、３６８ｗ 回動規制壁
２００ ガスセンサ
Ｏ 軸線
２φ 第１収容空間における回動可能角度
２θ 第２収容空間における回動可能角度
１０Ａ センサ素子の一方の主面
１０Ｂ センサ素子の他方の主面
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ 電極パッド
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ 端子金具
２１ａ１、２１ｂ１、２２ａ１、２２ｂ１ 本体部
２１ａ２、２１ｂ２、２２ａ２、２２ｂ２ 先端部
１６６、２６６、３６６ セパレータ
１６６ａ 先端向き面
１６８、２６８、３６８ 素子収容部
１６８ａ、２６８ａ、３６８ａ 第１収容空間
１６８ｂ、２６８ｂ、３６８ｂ 第２収容空間
１６８ｗ、２６８ｗ、３６８ｗ 回動規制壁
２００ ガスセンサ
Ｏ 軸線
２φ 第１収容空間における回動可能角度
２θ 第２収容空間における回動可能角度
【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】