特許 7541953 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】

(24)【登録日】2024-08-21

(45)【発行日】2024-08-29

(54)【発明の名称】ガスセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/409 20060101AFI20240822BHJP

   G01N 27/416 20060101ALI20240822BHJP

【ＦＩ】

G01N27/409 100

G01N27/416 331

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021069015

(22)【出願日】2021-04-15

(65)【公開番号】P2022163898

(43)【公開日】2022-10-27

【審査請求日】2023-11-09

(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】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】劉 孫超

(72)【発明者】

【氏名】大場 健弘

(72)【発明者】

【氏名】増田 憲治

【審査官】小澤 理

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０１５５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５２３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－１４４７６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００９－０７５０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０４７０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５２４６５６２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／４０９

Ｇ０１Ｎ ２７／４１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線方向に延び、後端側に電極端子部を有するセンサ素子と、
前記センサ素子の周囲を取り囲む主体金具と、
前記軸線方向に延びる筒状をなし、前記主体金具の後端側の部位に取り付けられた金属製の外筒と、
前記軸線方向に延び、前記センサ素子の前記電極端子部が接続される先端側接続部を有する端子金具と、
前記軸線方向に延びる筒状をなし、前記外筒の内周面から離間する態様で前記外筒の内部に配置され、前記端子金具の前記先端側接続部と前記センサ素子のうち前記電極端子部を有する部位とを、内部に収容するセパレータと、
前記端子金具のうち後端側に位置する後端側接続部に接続されて、後端側へ延びるリード線と、
前記軸線方向に延びる筒状をなし、前記外筒の後端側開口部を閉塞する態様で前記外筒に固定されたゴムキャップと、を備える
ガスセンサにおいて、
前記セパレータは、当該セパレータに対して先端側で最も近くに位置する先端側部材であって前記センサ素子が挿通する筒状の先端側部材と、離間しており、
前記ゴムキャップは、前記セパレータのうち少なくとも後端側部位の外周面を包囲する態様で前記セパレータを保持する筒状のセパレータ保持部を有し、
前記ゴムキャップの前記セパレータ保持部は、前記セパレータの外周面の少なくとも一部を径方向内側に押圧しつつ前記セパレータを保持しており、
前記ゴムキャップは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠してタイプＡデュロメータによって測定される硬度が９５以下である
ガスセンサ。

【請求項2】

請求項１に記載のガスセンサであって、
前記ゴムキャップの前記セパレータ保持部は、前記外筒の内周面と前記セパレータの前記外周面とに接触している
ガスセンサ。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載のガスセンサであって、
前記外筒は、前記ゴムキャップの前記セパレータ保持部に対して径方向外側に位置する部位であって径方向内側に加締められた加締め部を有し、
前記加締め部が、前記ゴムキャップの前記セパレータ保持部を介して前記セパレータの外周面の少なくとも一部を径方向内側に押圧することによって、前記セパレータが前記セパレータ保持部を介して前記外筒に固定されている
ガスセンサ。

【請求項4】

軸線方向に延び、後端側に電極端子部を有するセンサ素子と、
前記センサ素子の周囲を取り囲む主体金具と、
前記軸線方向に延びる筒状をなし、前記主体金具の後端側の部位に取り付けられた金属製の外筒と、
前記軸線方向に延び、前記センサ素子の前記電極端子部が接続される先端側接続部を有する端子金具と、
前記軸線方向に延びる筒状をなし、前記外筒の内周面から離間する態様で前記外筒の内部に配置され、前記端子金具の前記先端側接続部と前記センサ素子のうち前記電極端子部を有する部位とを、内部に収容するセパレータと、
前記端子金具のうち後端側に位置する後端側接続部に接続されて、後端側へ延びるリード線と、
前記軸線方向に延びる筒状をなし、前記外筒の後端側開口部を閉塞する態様で前記外筒に固定されたゴムキャップと、を備える
ガスセンサにおいて、
前記セパレータは、当該セパレータに対して先端側で最も近くに位置する先端側部材であって前記センサ素子が挿通する筒状の先端側部材と、離間しており、
前記ゴムキャップは、前記セパレータのうち少なくとも後端側部位の外周面を包囲する態様で前記セパレータを保持する筒状のセパレータ保持部を有し、
前記外筒は、前記ゴムキャップの前記セパレータ保持部に対して径方向外側に位置する部位であって径方向内側に加締められた加締め部を有し、
前記加締め部が、前記ゴムキャップの前記セパレータ保持部を介して前記セパレータの外周面の少なくとも一部を径方向内側に押圧することによって、前記セパレータが前記セパレータ保持部を介して前記外筒に固定されている
ガスセンサ。

【請求項5】

請求項４に記載のガスセンサであって、
前記ゴムキャップの前記セパレータ保持部は、前記外筒の内周面と前記セパレータの前記外周面とに接触している
ガスセンサ。

【請求項6】

請求項３～請求項５のいずれか１項に記載のガスセンサであって、
前記外筒の前記加締め部の加締め率は、２０％以下である
ガスセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車の排気管等に取り付けられて使用され、測定対象ガス（排気ガス）中の特定ガス成分（例えば、酸素やＮＯｘなど）を検出するガスセンサが知られている。このようなガスセンサとして、特許文献１には、軸線方向に延び、後端側に電極端子部を有するセンサ素子と、センサ素子の周囲を取り囲む主体金具と、軸線方向に延びる筒状で、主体金具の後端側の部位に取り付けられた金属製の外筒と、を備えるガスセンサが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－２９３６号公報

【0004】

さらに、このガスセンサは、軸線方向に延び、センサ素子の電極端子部が接続される先端側接続部を有する端子金具と、軸線方向に延びる筒状をなし、外筒の内周面から離間する態様で外筒の内部に配置され、端子金具の先端側接続部とセンサ素子のうち電極端子部を有する部位を、内部に収容するセパレータと、端子金具のうち後端側に位置する後端側接続部に接続されて、後端側へ延びるリード線と、軸線方向に延びる筒状をなし、外筒の後端側開口部を閉塞する態様で外筒に固定されたゴムキャップと、を備える。なお、セパレータは、絶縁性セラミックからなる２つの絶縁部材を組み合わせてなる筒状のセパレータ本体部と、２つの絶縁部材を組み合わせて筒状のセパレータ本体部にした状態を保持する本体保持部（セパレータ本体の周囲を包囲してセパレータ本体の筒形状を保持する部位）と、を備える。このガスセンサでは、端子金具の後端側接続部が、ゴムキャップを軸線方向に貫通する貫通孔内に挿入されると共に、リード線のうち後端側接続部よりも後端側に位置してゴムキャップの貫通孔内に挿入されている部位が、貫通孔に密着して固定されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述のガスセンサでは、セパレータが、先端側部材である内筒と離間している。なお、先端側部材は、セパレータに対して先端側に位置する部材のうちセパレータの最も近くに位置する部材であって、センサ素子が軸線方向に挿通する部材である。さらには、セパレータは、後端側部材であるゴムキャップとも離間している。なお、後端側部材は、セパレータに対して後端側に位置する部材のうちセパレータの最も近くに位置する部材である。従って、上述のガスセンサでは、外筒の内部においてセパレータが固定されていない。

【0006】

このため、上述のガスセンサに外部から力が加えられたり、上述のガスセンサに外部から振動が伝わったりした場合に、外筒に対してセパレータが相対的に軸線方向に交差する方向（例えば、外筒の径方向）へ振動することがあった。これにより、セパレータの内部に収容されている端子金具の先端側接続部が、外筒に対して相対的に軸線方向に交差する方向（軸線交差方向とする）へ振動することがあった。一方、外筒に固定されているゴムキャップは外筒に対して相対的に振動しない（または振動し難い）ので、ゴムキャップ内に挿入されている端子金具の後端側接続部も、外筒に対して相対的に振動しない（または振動し難い）。

【0007】

このため、軸線方向に延びる端子金具において、端子金具の先端側接続部が、後端側接続部に対して相対的に軸線交差方向へ振動し、これによって先端側接続部と後端側接続部との間で応力（例えば、剪断応力）が発生し、先端側接続部と後端側接続部との間で端子金具が折れることがあった。このようなことから、ガスセンサにおいて、外筒に対してセパレータが相対的に軸線交差方向（軸線方向に交差する方向）へ振動することを低減することが求められていた。

【0008】

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、外筒に対してセパレータが相対的に軸線交差方向へ振動し難い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】

【0009】

本発明の一態様は、軸線方向に延び、後端側に電極端子部を有するセンサ素子と、前記センサ素子の周囲を取り囲む主体金具と、前記軸線方向に延びる筒状をなし、前記主体金具の後端側の部位に取り付けられた金属製の外筒と、前記軸線方向に延び、前記センサ素子の前記電極端子部が接続される先端側接続部を有する端子金具と、前記軸線方向に延びる筒状をなし、前記外筒の内周面から離間する態様で前記外筒の内部に配置され、前記端子金具の前記先端側接続部と前記センサ素子のうち前記電極端子部を有する部位とを、内部に収容するセパレータと、前記端子金具のうち後端側に位置する後端側接続部に接続されて、後端側へ延びるリード線と、前記軸線方向に延びる筒状をなし、前記外筒の後端側開口部を閉塞する態様で前記外筒に固定されたゴムキャップと、を備えるガスセンサにおいて、前記セパレータは、当該セパレータに対して先端側で最も近くに位置する先端側部材であって前記センサ素子が挿通する筒状の先端側部材と、離間しており、前記ゴムキャップは、前記セパレータのうち少なくとも後端側部位の外周面を包囲する態様で前記セパレータを保持する筒状のセパレータ保持部を有し、前記ゴムキャップの前記セパレータ保持部は、前記セパレータの外周面の少なくとも一部を径方向内側に押圧しつつ前記セパレータを保持しており、前記ゴムキャップは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠してタイプＡデュロメータによって測定される硬度が９５以下であるガスセンサである。

【0010】

上述のガスセンサでは、セパレータが先端側部材と離間している。なお、先端側部材は、セパレータに対して先端側に位置する部材のうちセパレータの最も近くに位置する部材であって、センサ素子が挿通する部材である。従って、上述のガスセンサでは、セパレータを先端側から固定する先端側部材は存在しない。なお、上述のガスセンサでは、セパレータが、外筒の内周面から離間する態様で外筒の内部に配置されているが、セパレータの外周面と外筒の内周面との間に、後述するセパレータ保持部が介在し、このセパレータ保持部を介してセパレータの外周面と外筒の内周面とが接続する態様も、「セパレータが外筒の内周面から離間する態様」に含まれる。

【0011】

さらに、上述のガスセンサは、外筒の後端側開口部を閉塞するゴムキャップを備える。このゴムキャップは、軸線方向に延びる筒状をなし、外筒の内側において外筒に固定されている。さらに、このゴムキャップは、セパレータ保持部を有する。セパレータ保持部は、セパレータのうち少なくとも後端側部位の外周面を包囲する態様でセパレータを保持する筒状の部位である。従って、上述のガスセンサでは、外筒に固定されたゴムキャップによって、セパレータが保持されている。

【0012】

これにより、外部からガスセンサに力が加えられたり、外部からガスセンサに振動が伝わったりした場合に、外筒に固定されているゴムキャップと同様に、セパレータについても、外筒に対して相対的に軸線方向に交差する方向（例えば、外筒の径方向）へ振動することが生じ難くなる。従って、上述のガスセンサは、外筒に対してセパレータが相対的に軸線交差方向へ振動し難いガスセンサである。
しかも上述のガスセンサでは、ゴムキャップのセパレータ保持部が、セパレータの外周面の少なくとも一部を径方向内側（軸線直交方向）に押圧しつつセパレータを保持している。これにより、セパレータ保持部によってセパレータが強固に保持されるので、「セパレータが、外筒に対して相対的に軸線交差方向へ振動すること」が、より一層生じ難くなる。

【0013】

なお、セパレータとしては、例えば、絶縁性セラミックからなる筒状のセパレータを挙げることができる。また、絶縁性セラミックからなる複数の絶縁部材を組み合わせてなる筒状のセパレータ本体部と、複数の絶縁部材を組み合わせて筒状のセパレータ本体部にした状態を保持する本体保持部（例えば、セパレータ本体部の周囲を包囲してセパレータ本体部の筒形状を保持する本体保持部）と、を備えるセパレータを挙げることもできる。

【0014】

さらに、前記のガスセンサであって、前記ゴムキャップの前記セパレータ保持部は、前記外筒の内周面と前記セパレータの前記外周面とに接触しているガスセンサとすると良い。

【0015】

上述のガスセンサでは、ゴムキャップのセパレータ保持部が、外筒の内周面とセパレータの外周面とに接触して配置されている。これにより、セパレータ保持部が外筒に対して相対的に軸線交差方向に振動することを防止できる。従って、上述のガスセンサでは、セパレータ保持部に保持されているセパレータが、外筒に対して相対的に軸線交差方向に振動することを抑制できる。

【0018】

ところで、ゴムキャップの硬度が高すぎる場合は、セパレータ保持部によって押圧されるセパレータが割れてしまう虞がある。これに対し、上述のガスセンサでは、ゴムキャップとして、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠してタイプＡデュロメータによって測定される硬度（測定値）が９５以下であるゴムキャップを用いている。これにより、セパレータ保持部によって押圧されるセパレータが割れることを防止できる。

【0019】

さらに、前記いずれかのガスセンサであって、前記外筒は、前記ゴムキャップの前記セパレータ保持部に対して径方向外側に位置する部位であって径方向内側に加締められた加締め部を有し、前記加締め部が、前記ゴムキャップの前記セパレータ保持部を介して前記セパレータの外周面の少なくとも一部を径方向内側に押圧することによって、前記セパレータが前記セパレータ保持部を介して前記外筒に固定されているガスセンサとすると良い。

【0020】

上述のガスセンサでは、外筒が、ゴムキャップのセパレータ保持部に対して径方向外側に位置する部位であって径方向内側に加締められた加締め部を有している。そして、この加締め部が、ゴムキャップのセパレータ保持部を介してセパレータの外周面の少なくとも一部を径方向内側に押圧することによって、セパレータがセパレータ保持部を介して外筒に固定されている。これにより、外筒に対してセパレータが相対的に軸線交差方向へ振動することを防止できる。

【0021】

さらに本発明の他の態様は、軸線方向に延び、後端側に電極端子部を有するセンサ素子と、前記センサ素子の周囲を取り囲む主体金具と、前記軸線方向に延びる筒状をなし、前記主体金具の後端側の部位に取り付けられた金属製の外筒と、前記軸線方向に延び、前記センサ素子の前記電極端子部が接続される先端側接続部を有する端子金具と、前記軸線方向に延びる筒状をなし、前記外筒の内周面から離間する態様で前記外筒の内部に配置され、前記端子金具の前記先端側接続部と前記センサ素子のうち前記電極端子部を有する部位とを、内部に収容するセパレータと、前記端子金具のうち後端側に位置する後端側接続部に接続されて、後端側へ延びるリード線と、前記軸線方向に延びる筒状をなし、前記外筒の後端側開口部を閉塞する態様で前記外筒に固定されたゴムキャップと、を備えるガスセンサにおいて、前記セパレータは、当該セパレータに対して先端側で最も近くに位置する先端側部材であって前記センサ素子が挿通する筒状の先端側部材と、離間しており、前記ゴムキャップは、前記セパレータのうち少なくとも後端側部位の外周面を包囲する態様で前記セパレータを保持する筒状のセパレータ保持部を有し、前記外筒は、前記ゴムキャップの前記セパレータ保持部に対して径方向外側に位置する部位であって径方向内側に加締められた加締め部を有し、前記加締め部が、前記ゴムキャップの前記セパレータ保持部を介して前記セパレータの外周面の少なくとも一部を径方向内側に押圧することによって、前記セパレータが前記セパレータ保持部を介して前記外筒に固定されているガスセンサである。
また上述のガスセンサであって、前記ゴムキャップの前記セパレータ保持部は、前記外筒の内周面と前記セパレータの前記外周面とに接触しているガスセンサとすると良い。
さらに、前記のガスセンサであって、前記外筒の前記加締め部の加締め率は、２０％以下であるガスセンサとすると良い。

【0022】

上述のガスセンサでは、外筒の加締め部の加締め率（変形率）を２０％以下にしている。このように、加締め部の加締め率を小さくして、外筒の変形率を小さくすることで、外筒にクラックが発生することを抑制することができる。なお、加締め率は、外筒を径方向内側に加締めることによる外筒（加締めた部位）の外径の低減率に相当する値であり、以下の演算式（１）によって求められる。

【0023】

加締め率（％）＝｛（加締め部を形成する前の外筒（加締める部位）の外径－外筒のうち加締め部を含む部位の外径）／加締め部を形成する前の外筒（加締める部位）の外径｝×１００・・・（１）

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】実施形態にかかるガスセンサの縦断面図である。

【図2】同ガスセンサの部分拡大縦断面図である。

【図3】ゴムキャップの縦断面図である。

【図4】センサ素子の斜視図である。

【図5】変形形態にかかるガスセンサの部分拡大縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、実施形態のガスセンサ１の縦断面図であり、ガスセンサ１の軸線ＡＸを通る位置で軸線方向ＤＸにガスセンサ１を切断した（但し、センサ素子５は切断していない）断面図である。なお、図１において、下側がガスセンサ１の先端側であり、上側がガスセンサ１の後端側である。また、図２は、ガスセンサ１の部分拡大縦断面図であり、図１とは異なる位置（ゴムキャップ１５の２つの貫通孔１５ｂを通る位置、図１よりも紙面奥側の位置）で軸線方向ＤＸにガスセンサ１を切断した（但し、センサ素子５、端子金具４１～４４、及び、リード線３１～３４は切断していない）部分拡大断面図である。

【0026】

ガスセンサ１は、先端側部位が図示しない自動車等の排気管内に挿入される態様で排気管に取り付けられ、先端側を下方に向けた状態で使用される。具体的には、ガスセンサ１は、排気ガス（測定対象ガス）中の特定ガス成分（例えば、酸素やＮＯｘなど）を検出する。このガスセンサ１は、図１に示すように、センサ素子５と主体金具３とプロテクタ９と外筒１１とを備える。

【0027】

このうち、センサ素子５は、軸線方向ＤＸ（ガスセンサ１の軸線ＡＸに沿う方向、図１において上下方向）に延びる棒状をなし、測定対象ガス（排気ガス）に晒される先端側に、保護層（図示省略）に覆われた検出部５ｂを有する。この検出部５ｂは、排気ガス（測定対象ガス）中の特定ガス成分（例えば、酸素やＮＯｘなど）を検出する。さらに、センサ素子５は、その後端側に、４つの電極端子部（第１電極端子部５ｆ、第２電極端子部５ｇ、第３電極端子部５ｊ、第４電極端子部５ｋ）を有する（図４参照）。このセンサ素子５は、主体金具３の貫通孔３ｆ内に挿入されている。詳細には、このセンサ素子５は、先端側に位置する検出部５ｂが、主体金具３の先端面３ｄから先端側に突出すると共に、後端側に位置する４つの電極端子部（第１電極端子部５ｆ～第４電極端子部５ｋ）が、主体金具３の後端から後端側に突出した状態で、主体金具３の貫通孔３ｆ内に固定されている。

【0028】

主体金具３は、センサ素子５の周囲を取り囲みつつ、センサ素子５を保持（他部材を介して保持）している。この主体金具３は、軸線方向ＤＸに延びる筒状をなし、先端側から後端側に延びる貫通孔３ｆを有すると共に、その外表面に自身を排気管に固定するためのネジ部３ｍを備える（図１参照）。なお、貫通孔３ｆには、径方向内側に突出する棚部３ｋが形成されている。さらに、主体金具３は、先端面３ｄを含む円筒状の先端側壁部３ｃを有する。この主体金具３は、金属材料（例えば、ステンレスなど）によって形成されている。

【0029】

主体金具３の貫通孔３ｆの内部には、絶縁性材料（例えばアルミナなど）からなる環状のホルダ６１と、滑石粉末充填層６３、６５と、絶縁性材料（例えばアルミナなど）からなる環状のスリーブ６７とが、センサ素子５の径方向周囲を取り囲む状態で配置されている（図１参照）。スリーブ６７と主体金具３の後端部との間には、加締パッキン６９が配置されている。また、ホルダ６１と主体金具３の棚部３ｋとの間には、滑石リング６３やホルダ６１を保持するための筒状の金属ホルダ７１が配置されている。なお、主体金具３の後端部は、加締パッキン６９を介してスリーブ６７を先端側に押し付けるようにして、加締められている（図１参照）。

【0030】

また、プロテクタ９は、筒状をなし、主体金具３の先端側の部位に固定されている。具体的には、プロテクタ９は、センサ素子５の先端側の部位（主体金具３の先端面３ｄから先端側に突出する部位）を包囲する態様で、主体金具３の先端側壁部３ｃの外周面に溶接等（図示せず）によって固定されている。このプロテクタ９は、耐熱性材料（例えばＮＣＦ６０１など）によって形成されている。プロテクタ９は、センサ素子５の検出部５ｂが配置される測定室Ｓを構成する筒状の第１プロテクタ９ｂ（内側プロテクタ）と、第１プロテクタ９ｂの外周を取り囲む筒状の第２プロテクタ９ｄ（外側プロテクタ）とを備える二重筒構造を有している。第１プロテクタ９ｂには、測定対象ガスの通過が可能な複数の通気孔９ｃが形成されている。第２プロテクタ９ｄには、測定対象ガスの通過が可能な複数の通気孔９ｆが形成されている（図１参照）。

【0031】

また、外筒１１は、金属製であり、軸線方向ＤＸに延びる円筒状をなしている。この外筒１１は、主体金具３の後端側の部位に取り付けられて（溶接されて）、センサ素子５の後端側の部位を包囲している（図１参照）。

【0032】

さらに、ガスセンサ１は、４つの端子金具（第１端子金具４１、第２端子金具４２、第３端子金具４３、第４端子金具４４）と、セパレータ１３と、４本のリード線（第１リード線３１、第２リード線３２、第３リード線３３、第４リード線３４）と、ゴムキャップ１５とを備える（図１及び図２参照）。このうち、４つの端子金具（第１端子金具４１～第４端子金具４４）は、それぞれ、弾性を有する耐熱性金属（例えばステンレス鋼など）からなり、軸線方向ＤＸに延びる形態をなしている。

【0033】

第１端子金具４１は、センサ素子５の第１電極端子部５ｆが接続される第１先端側接続部４１ｂと、第１リード線３１（詳細には、第１リード線３１中の金属芯線３１ｂ）が接続される第１後端側接続部４１ｃとを有する。第２端子金具４２は、センサ素子５の第２電極端子部５ｇが接続される第２先端側接続部４２ｂと、第２リード線３２（詳細には、第２リード線３２中の金属芯線３２ｂ）が接続される第２後端側接続部４２ｃとを有する。第３端子金具４３は、センサ素子５の第３電極端子部５ｊが接続される第３先端側接続部４３ｂと、第３リード線３３（詳細には、第３リード線３３中の金属芯線３３ｂ）が接続される第３後端側接続部４３ｃとを有する。第４端子金具４４は、センサ素子５の第４電極端子部５ｋが接続される第４先端側接続部４４ｂと、第４リード線３４（詳細には、第４リード線３４中の金属芯線３４ｂ）が接続される第４後端側接続部４４ｃとを有する（図２参照）。

【0034】

セパレータ１３は、セラミック（例えば、アルミナ、ステアタイトなど）からなり、軸線方向ＤＸに延びる円筒状をなしている。このセパレータ１３は、外筒１１の内周面１１ｂから離間する態様（すなわち、外筒１１の内周面１１ｂに対して直接に接触しない態様）で、外筒１１の内部に配置されている（図１及び図２参照）。なお、本実施形態のガスセンサ１では、後述するように、セパレータ１３の外周面１３ｇと外筒１１の内周面１１ｂとの間に、セパレータ保持部１５ｄが介在するが、このセパレータ保持部１５ｄを介してセパレータ１３の外周面１３ｇと外筒１１の内周面１１ｂとが接続する態様も、「セパレータ１３が外筒１１の内周面１１ｂから離間する態様」に含まれる。

【0035】

さらに、セパレータ１３は、自身を軸線方向ＤＸに貫通する貫通孔１３ｃを有する。この貫通孔１３ｃには、４つの端子金具（第１端子金具４１～第４端子金具４４）の４つの先端側接続部（第１先端側接続部４１ｂ～第４先端側接続部４４ｂ）と、センサ素子５のうち４つの電極端子部（第１電極端子部５ｆ～第４電極端子部５ｋ）を有する後端部５ｃとが収容されている（図１及び図２参照）。

【0036】

また、ゴムキャップ１５は、耐熱性ゴムからなり、軸線方向ＤＸに延びる筒状をなしている。このゴムキャップ１５は、外筒１１の後端側開口部１１ｃを閉塞する態様で、外筒１１に固定されている（図１参照）。具体的には、ゴムキャップ１５は、外筒１１の後端部を径方向内側に加締めることによって、外筒１１に固定されている。このゴムキャップ１５は、図３に示すように、２段円筒状の本体部１５ｃと円筒状のセパレータ保持部１５ｄとを有する。ゴムキャップ１５は、当該ゴムキャップ１５（本体部１５ｃ）を軸線方向ＤＸに貫通する４つの貫通孔１５ｂを有する。

【0037】

本実施形態のガスセンサ１では、４つの端子金具（第１端子金具４１～第４端子金具４４）の４つの後端側接続部（第１後端側接続部４１ｃ～第４後端側接続部４４ｃ）のうち少なくとも後端部（第１後端部４１ｄ、第２後端部４２ｄ、第３後端部４３ｄ、第４後端部４４ｄ）が、それぞれ、ゴムキャップ１５の４つの貫通孔１５ｂ内に挿入されている。なお、本実施形態では、４つの後端側接続部（第１後端側接続部４１ｃ～第４後端側接続部４４ｃ）の略全体が、それぞれ、ゴムキャップ１５の貫通孔１５ｂ内に挿入されている（図２参照）。

【0038】

さらに、４本のリード線（第１リード線３１～第４リード線３４）のうち４つの後端側接続部（第１後端側接続部４１ｃ～第４後端側接続部４４ｃ）よりも後端側に位置してゴムキャップ１５の貫通孔１５ｂ内に挿入されている部位（第１部位３１ｃ、第２部位３２ｃ、第３部位３３ｃ、第４部位３４ｃ）が、ゴムキャップ１５の貫通孔１５ｂ（貫通孔１５ｂを構成する筒状面）に密着して固定されている。４本のリード線（第１リード線３１～第４リード線３４）は、ゴムキャップ１５の貫通孔１５ｂの後端側からゴムキャップ１５の外部に延出している（図２参照）。

【0039】

さらに、本実施形態のガスセンサ１では、セパレータ１３が、先端側部材であるスリーブ６７と離間している（図１参照）。なお、先端側部材は、セパレータ１３に対して先端側（図１において下側）に位置する部材のうちセパレータ１３の最も近くに位置する部材であって、センサ素子５が挿通する部材である。従って、本実施形態のガスセンサ１では、セパレータ１３を先端側から固定する先端側部材は存在しない。

【0040】

しかしながら、本実施形態のガスセンサ１では、ゴムキャップ１５が、セパレータ保持部１５ｄを有する。このセパレータ保持部１５ｄは、セパレータ１３のうち少なくとも後端側部位１３ｄの外周面１３ｆを包囲する態様でセパレータ１３を保持している（図１～図３参照）。従って、本実施形態のガスセンサ１では、外筒１１に固定されたゴムキャップ１５によって、セパレータ１３が保持されている。なお、外筒１１は、主体金具３の後端側の部位に、溶接によって固定されている。また、主体金具３は、ネジ部３ｍによって図示しない排気管に固定される。従って、外筒１１は、主体金具３を通じて排気管に固定される。

【0041】

このようなガスセンサ１では、外部からガスセンサ１に力が加えられたり、外部からガスセンサ１に振動が伝わったりした場合に、外筒１１に固定されているゴムキャップ１５と同様に、セパレータ１３についても、外筒１１に対して相対的に軸線方向ＤＸに交差する方向（例えば、外筒１１の径方向）へ振動することが生じ難くなる。従って、本実施形態のガスセンサ１は、外筒１１に対してセパレータ１３が相対的に軸線交差方向（軸線方向ＤＸに交差する方向）へ振動し難いガスセンサであるといえる。

【0042】

さらに、このようなガスセンサ１では、４つの端子金具（第１端子金具４１～第４端子金具４４）について、ゴムキャップ１５の貫通孔１５ｂ内に挿入されている４つの後端側接続部（第１後端側接続部４１ｃ～第４後端側接続部４４ｃ）と同様に、セパレータ１３の内部に収容されている４つの先端側接続部（第１先端側接続部４１ｂ～第４先端側接続部４４ｂ）においても、外筒１１に対して相対的に軸線方向ＤＸに交差する方向（軸線交差方向とする）へ振動することが生じ難くなる。

【0043】

このため、本実施形態のガスセンサ１では、軸線方向ＤＸに延びる４つの端子金具（第１端子金具４１～第４端子金具４４）において、「先端側接続部（第１先端側接続部４１ｂ～第４先端側接続部４４ｂ）が、後端側接続部（第１後端側接続部４１ｃ～第４後端側接続部４４ｃ）に対して相対的に軸線交差方向へ振動すること」が生じ難くなるので、端子金具（第１端子金具４１～第４端子金具４４）に応力（例えば、剪断応力）が生じ難くなり、端子金具（第１端子金具４１～第４端子金具４４）の折損も生じ難くなる。

【0044】

さらに、本実施形態のガスセンサ１では、ゴムキャップ１５のセパレータ保持部１５ｄが、外筒１１の内周面１１ｂとセパレータ１３の外周面１３ｇとに接触して配置されている。これにより、セパレータ保持部１５ｄが外筒１１に対して相対的に軸線交差方向に振動することを防止できる。従って、本実施形態のガスセンサ１では、セパレータ保持部１５ｄに保持されているセパレータ１３が、外筒１１に対して相対的に軸線交差方向に振動することを抑制できる。これにより、端子金具（第１端子金具４１～第４端子金具４４）の折損がより一層生じ難くなる。

【0045】

さらに、本実施形態のガスセンサ１では、ゴムキャップ１５のセパレータ保持部１５ｄが、セパレータ１３の外周面１３ｇの少なくとも一部（具体的には、後端側部位１３ｄの外周面１３ｆ）を径方向内側（中心に向かう方向）に押圧しつつセパレータ１３を保持している。具体的には、本実施形態のガスセンサ１では、セパレータ１３の後端側部位１３ｄがセパレータ保持部１５ｄの内部に圧入されている。これにより、セパレータ保持部１５ｄが、セパレータ１３の後端側部位１３ｄの外周面１３ｆを径方向内側に押圧しつつセパレータ１３を保持している。これにより、セパレータ保持部１５ｄによってセパレータ１３が強固に保持されるので、「セパレータ１３が、外筒１１に対して相対的に軸線交差方向へ振動すること」が、より一層生じ難くなる。これにより、端子金具（第１端子金具４１～第４端子金具４４）の折損がより一層生じ難くなる。

【0046】

ところで、ゴムキャップ１５の硬度が高すぎる場合は、セパレータ保持部１５ｄによって押圧されるセパレータ１３が割れてしまう虞がある。これに対し、本実施形態のガスセンサ１では、ゴムキャップ１５として、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠してタイプＡデュロメータによって測定される硬度（測定値）が９５以下（より具体的には、５０以上９５以下の範囲内の値）であるゴムキャップ１５を用いている。これにより、セパレータ保持部１５ｄによって押圧されるセパレータ１３が割れることを防止できる。なお、ゴムキャップ１５は、その全体が１種類のゴム材料（例えばフッ素樹脂）によって形成されている。

【0047】

＜変形形態＞
次に、変形形態にかかるガスセンサ１０１について説明する。本変形形態のガスセンサ１０１は、実施形態のガスセンサ１と比較して、外筒１１１が加締め部１１１ｄを有する点が異なり、その他は同等である。具体的には、本変形形態のガスセンサ１０１では、円筒状の外筒１１１が、ゴムキャップ１５のセパレータ保持部１５ｄに対して径方向外側に位置する部位であって径方向内側に加締められた加締め部１１１ｄを有している（図５参照）。

【0048】

そして、この加締め部１１１ｄが、ゴムキャップ１５のセパレータ保持部１５ｄを介してセパレータ１３の外周面１３ｇの少なくとも一部（具体的には、後端側部位１３ｄの外周面１３ｆ）を径方向内側に押圧することによって、セパレータ１３がセパレータ保持部１５ｄを介して外筒１１１に固定されている（図５参照）。これにより、外筒１１１に対してセパレータ１３が相対的に軸線交差方向へ振動することを防止できる。これにより、端子金具（第１端子金具４１～第４端子金具４４）の折損を防止できる。

【0049】

ところで、ゴムキャップ１５の硬度が高すぎる場合は、セパレータ保持部１５ｄ（加締め部１１１ｄによって径方向内側に押圧された部位）によって径方向内側に押圧されるセパレータ１３が、割れてしまう虞がある。これに対し、本変形形態のガスセンサ１０１でも、ゴムキャップ１５として、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠してタイプＡデュロメータによって測定される硬度（測定値）が９５以下（より具体的には、５０以上９５以下）であるゴムキャップ１５を用いている。これにより、セパレータ保持部１５ｄによって押圧されるセパレータ１３が割れることを防止できる。

【0050】

さらに、本変形形態のガスセンサ１０１では、外筒１１１の加締め部１１１ｄの加締め率を２０％以下（具体的には、０．５％以上２０％以下の範囲内の値）にしている。このように、加締め部１１１ｄの加締め率を小さくして、外筒１１１の変形率を小さくすることで、外筒１１１にクラックが発生することを抑制することができる。なお、加締め率（％）は、外筒１１１を径方向内側に加締めることによる外筒１１１（加締めた部位）の外径の縮小率に相当する値であり、以下の演算式（１）によって求められる。

【0051】

加締め率（％）＝｛（加締め部１１１ｄを形成する前の外筒１１１（加締める部位）の外径Ｄ１－外筒１１１のうち加締め部１１１ｄを含む部位の外径Ｄ２）／加締め部１１１ｄを形成する前の外筒１１１（加締める部位）の外径Ｄ１｝×１００・・・（１）

【0052】

なお、「加締め部１１１ｄを形成する前の外筒１１１（加締める部位）の外径Ｄ１」は、外筒１１１のうち加締め部１１１ｄを含む環状部位に対して軸線方向ＤＸに隣接する環状部位の外径に等しい（図５参照）。また、本実施形態では、加締め部１１１ｄは、外筒１１１の周方向に等間隔で４カ所に離間して形成されている。換言すれば、径方向に対向する２つの加締め部１１１ｄからなる組が、２組形成されている。従って、「加締め部１１１ｄを形成する前の外筒１１１（加締める部位）の外径Ｄ１」は、外筒１１１の周方向に隣り合う２つの加締め部１１１ｄの間の位置（加締められていない位置）における外筒１１１の外径にも等しい。

【0053】

以上において、本発明を実施形態及び変形形態に即して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。

【0054】

例えば、実施形態等では、セパレータとして、絶縁性セラミックからなる筒状のセパレータ１３を例示した。しかしながら、セパレータとして、絶縁性セラミックからなる複数の絶縁部材を組み合わせてなる筒状のセパレータ本体部と、複数の絶縁部材を組み合わせて筒状のセパレータ本体部にした状態を保持する本体保持部（例えば、セパレータ本体部の周囲を包囲してセパレータ本体部の筒形状を保持する本体保持部）と、を備えるセパレータを用いるようにしても良い。

【符号の説明】

【0055】

１，１０１ ガスセンサ
３ 主体金具
５ センサ素子
５ｂ 検出部
５ｆ，５ｇ，５ｊ，５ｋ 電極端子部
１１，１１１ 外筒
１１１ｄ 加締め部
１３ セパレータ
１５ ゴムキャップ
１５ｂ 貫通孔
１５ｄ セパレータ保持部
３１，３２，３３，３４ リード線
４１，４２，４３，４４ 端子金具
４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ 先端側接続部
４１ｃ，４２ｃ，４３ｃ，４４ｃ 後端側接続部
６７ スリーブ（先端側部材）
ＡＸ 軸線
ＤＸ 軸線方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】