(57)【要約】【目的】  検出素子の電極端子に対する端子金具の接続で、端子金具の横ずれを防止する。【構成】  後端寄り部位に、リード線の端子金具５１を接続するための電極端子２５を、幅方向に並べて設けた検出素子２１と、各電極端子２５に接続される端子金具５１と、この複数の端子金具５１を内側に配置したセパレータ７１とを備えており、このセパレータ７１内に、素子２１をその後端側から長手方向に挿入して、端子金具５１自身のバネ性によって各電極端子２５に押付けられる端子接続構造を有するセンサ１で、端子金具５１の電極端子２５に対する横ずれ防止手段として、表面の絶縁材層１２１が窓状に除去された凹部２４を設け、各電極端子２５を各凹部２４の底面に露出させる構造とした。これにより、各電極端子２５を挟むように、その表面より相対的に隆起する絶縁材層１２１からなる凸部１２３，１２５が存在するため、接続された端子金具５１の横ずれが防止される。【選択図】     図１
2006071364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象に向けられる先端側に検出部を備えると共に、後端寄り部位の表面に、リード線の端子金具を接続するための電極端子を、複数、自身の幅方向に間隔をおいて露出させてなる積層構造で長寸のセンサ用検出素子と、
その各電極端子にそれぞれ接続される複数の前記端子金具と、
該複数の端子金具を内側に配置した絶縁材からなるセパレータとを備えており、
該セパレータ内に、前記センサ用検出素子をその後端側から同素子の長手方向に相対的に挿入することによって、前記端子金具のそれぞれが該センサ用検出素子の各電極端子に押付けられて接続されてなる端子接続構造を有するセンサにおいて、
前記端子金具が前記電極端子に接続された後において横にずれるのを防止する横ずれ防止手段として、前記センサ用検出素子における複数の前記電極端子相互の間に、絶縁材からなり前記電極端子の表面より相対的に隆起する凸部を形成してなることを特徴とするセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のセンサにおいて、前記凸部を、複数の前記電極端子相互の間に形成したことに代えて、複数の前記電極端子のそれぞれを幅方向における両側から挟む配置で形成してなることを特徴とするセンサ。
【請求項３】
測定対象に向けられる先端側に検出部を備えると共に、後端寄り部位の表面に、リード線の端子金具を接続するための電極端子を、複数、自身の幅方向に間隔をおいて露出させてなる積層構造で長寸のセンサ用検出素子であって、
前記各電極端子に、前記端子金具のそれぞれが押付けられて接続されるものにおいて、
前記端子金具が前記電極端子に接続された後において横にずれるのを防止する横ずれ防止手段として、複数の前記電極端子相互の間に、絶縁材からなり前記電極端子の表面より相対的に隆起する凸部を形成してなることを特徴とするセンサ用検出素子。
【請求項４】
請求項３記載のセンサ用検出素子において、前記凸部を、複数の前記電極端子相互の間に形成したことに代えて、複数の前記各電極端子のそれぞれを幅方向において両側から挟む配置で形成したことを特徴とするセンサ用検出素子。
【請求項５】
前記電極端子を、センサ用検出素子自身の層を部分的に除去することで露出させるとともに、前記凸部をその層で形成したことを特徴とする請求項３又は４に記載のセンサ用検出素子。
【請求項６】
前記凸部を、センサ用検出素子自身の表面を形成する層の上に、その層とは別途に形成したことを特徴とする請求項３又は４に記載のセンサ用検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスなどの被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するための酸素センサやＮＯｘセンサ、ＨＣセンサといったガスセンサ、或いは被測定ガスの温度を検出するための温度センサなどのセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガス検出素子、或いは温度センサの感温素子のように、軸線方向に延びる、板状或いは棒状をなす各種のセンサ用検出素子（以下、検出素子又は単に素子ともいう）を用いた各種のセンサがある。このようなセンサ（例えば酸素センサ）は、例えばエンジンの排気ガス管に取付けられるネジ部を備えて筒状に形成された主体金具（金具本体）の内部に、検出素子を、その先端側に形成された検出部を主体金具の先端から突出させ、後端寄り部位を同主体金具の後端側から突出させるようにして固定している。このようなセンサでは、通常、その素子の後端寄り部位の両側面に、検出出力の取り出し用の電極端子や、素子に形成されたヒーターへの印加、通電用などの電極端子を含めた複数の電極端子（端子電極）を素子の幅方向（横方向）に絶縁間隔をおいて備えている。そして、これらの各電極端子と、センサの外部に引き出されるリード線との電気的な接続は、その各電極端子に各リード線の先端に設けられたバネ性のある端子金具（金属端子又はリードフレーム）を圧接させるようにしたものがある（特許文献１，２）。
【０００３】
このような端子接続構造においては、リード線先端の例えば４つの端子金具を、絶縁材からなるセパレータ（絶縁碍子又はセパレータスリーブ）の内側に、２個ずつ横に並べて対向状に配置しておき、その対向する端子金具の間に、素子をその後端側から長手方向に相対的に挿入し、その各端子金具を自身のバネ性（弾性変形）によって変形させ、素子の各電極端子の部位を挟み付けるようにして、両者の電気的な接続をとる構成とされている。このような端子接続構造では、その接続前は、対向する端子金具の相互間の寸法（空間部幅）は、素子の厚みより小さくなるようにしてセパレータ内に配置されており、素子の挿入によって、対向する端子金具の相互間をそれぞれ外側に押し広げることで、同端子金具に適度のバネ性を発生させて、素子の電極端子を押え付ける構成とされている。
【特許文献１】特開２００１−１８８０６０号公報
【特許文献２】特開２００２−２９６２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このような端子接続構造（以下、単に接続構造ともいう）では、素子に形成された電極端子に対し、相対的に端子金具が横にずれて接続されるなど、端子金具が電極端子に対して正しい位置に保持されなかったり、場合によっては端子金具相互間で接触してしまう危険性があった。理由は次のようである。このようなセンサに用いられる素子は通常長寸の細長いものとなるため、それに形成される電極端子は素子の長手方向に沿って長い縦長形状となる。そして、素子を同方向に沿って挿入することでその接続をする構造上から、複数の電極端子は、幅方向に横に並ぶ配置で設けられるのが普通である。このため、各電極端子の幅及び電極端子相互間の絶縁間隔は大きくとれない。加えて、上記の端子接続構造では、素子をセパレータ内に設けられたバネ性のある端子金具相互間に、そのバネ性に抗して押込むことで接続する構成とされている一方で、素子の表面に設けられた電極端子の厚みは微小であり、実質的には素子の最外層の表面と面一状態にある。このため、このような素子の押込み抵抗に起因して、端子金具が電極端子に対し横方向に微妙に変位し或いは動いてしまう、横ずれを起こすことがある。これがその原因である。
【０００５】
なお、こうした横ずれを防止するため、従来のセンサにおいては、例えば、上記したセパレータ内側に、端子金具を２個ずつ横に並べて対向状に配置させたものでは、素子の一側の表面の２つの電極端子に接続される各端子金具を、そのセパレータ内の一側において、２つの凹溝に嵌るようにして位置決め、配置している。すなわち、２つの端子金具の間を仕切るように絶縁用壁（絶縁リブ（凸部）又は位置決め用の仕切り部）を設けている。このようにすることで、隣り合う端子金具を分離し、相互間の絶縁を確保している。しかし、このようにしたとしても、素子をソケットに挿入する際、素子とソケットとのクリアランスによりソケットに対して素子が横ずれを生じてしまうことがある。また、端子金具のうち、凹溝の溝底と反対側に位置する部位、すなわち、絶縁用壁の先端よりも突出している部位（素子の電極端子寄り部位）では、十分な規制が働かず、したがって、同部位の横方向への変位（横ずれ）を防止することはできない。このように、従来のセンサにおいては、セパレータ内に凹溝を設けたり絶縁用壁を設けたとしても、端子金具相互間の接触や電極端子に対する横ずれを確実に防止することはできず、したがって、その電気的接続の信頼性に問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した端子接続構造を有するセンサにおける、こうした問題点に鑑みてなされたもので、センサ用検出素子の電極端子に対する端子金具の接続において、端子金具が横ずれするのを防止してその接続の信頼性を高めることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、測定対象に向けられる先端側に検出部を備えると共に、後端寄り部位の表面に、リード線の端子金具を接続するための電極端子を、複数、自身の幅方向に間隔をおいて露出させてなる積層構造で長寸のセンサ用検出素子と、
その各電極端子にそれぞれ接続される複数の前記端子金具と、
該複数の端子金具を内側に配置した絶縁材からなるセパレータとを備えており、
該セパレータ内に、前記センサ用検出素子をその後端側から同素子の長手方向に相対的に挿入することによって、前記端子金具のそれぞれが該センサ用検出素子の各電極端子に押付けられて接続されてなる端子接続構造を有するセンサにおいて、
前記端子金具が前記電極端子に接続された後において横にずれるのを防止する横ずれ防止手段として、前記センサ用検出素子における複数の前記電極端子相互の間に、絶縁材からなり前記電極端子の表面より相対的に隆起する凸部を形成してなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のセンサにおいて、前記凸部を、複数の前記電極端子相互の間に形成したことに代えて、複数の前記電極端子のそれぞれを幅方向における両側から挟む配置で形成してなることを特徴とするセンサである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、測定対象に向けられる先端側に検出部を備えると共に、後端寄り部位の表面に、リード線の端子金具を接続するための電極端子を、複数、自身の幅方向に間隔をおいて露出させてなる積層構造で長寸のセンサ用検出素子であって、
前記各電極端子に、前記端子金具のそれぞれが押付けられて接続されるものにおいて、
前記端子金具が前記電極端子に接続された後において横にずれるのを防止する横ずれ防止手段として、複数の前記電極端子相互の間に、絶縁材からなり前記電極端子の表面より相対的に隆起する凸部を形成してなることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載のセンサ用検出素子において、前記凸部を、複数の前記電極端子相互の間に形成したことに代えて、複数の前記各電極端子のそれぞれを幅方向において両側から挟む配置で形成したことを特徴とするセンサ用検出素子である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、前記電極端子を、センサ用検出素子自身の層を部分的に除去することで露出させるとともに、前記凸部をその層で形成したことを特徴とする請求項３又は４に記載のセンサ用検出素子である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、前記凸部を、センサ用検出素子自身の表面を形成する層の上に、その層とは別途に形成したことを特徴とする請求項３又は４に記載のセンサ用検出素子である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載のセンサにおいては、その構成により、端子金具のうち、素子の電極端子寄り部位は、前記凸部によって、その相互が接触することが防止される。また、素子をソケットに挿入する際に凸部がガイドの役目をすることで、ソケットに対して素子が横ずれすることを防止することができる。したがって、端子金具は素子の電極端子寄り部位におけるその相互間の接触を確実に防止することができるため、信頼性の高いセンサとなすことができる。
【００１４】
請求項２記載のセンサにおいては、その構成により、端子金具のうち、素子の電極端子寄り部位は、前記凸部によって、幅方向の左右いずれにも横ずれするのを防止される。したがって、端子金具相互間の接触の防止に加えて、各端子金具を各電極端子に対して正しい位置に位置決めできるため、一層、信頼性の高い端子接続構造を得ることができる。
【００１５】
請求項３に記載のセンサ用検出素子は、請求項１記載のセンサに使用されているセンサ用検出素子である。そして、請求項４に記載のセンサ用検出素子は、請求項２記載のセンサに使用されているセンサ用検出素子である。このようなセンサ用検出素子においては、請求項５に記載のように、前記電極端子を、素子自身の層を部分的に除去することで露出させるとともに、前記凸部をその層で形成したこととすると、別途にその凸部を形成すること、及び最外層の表面に別途電極端子を形成することが不要となるので、低コスト化が期待される。請求項６に記載のように、前記凸部を、表面の層の上に、その層とは別途に形成したものでは、請求項５に記載のもののように、素子のうちの電極端子のある部位が部分的な薄肉部となることがないため、強度の低下を招くこともない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のセンサを実施するための最良の形態について、図１〜図８に基づいて詳細に説明する。ただし、本形態では、酸素センサにおいて具体化した場合について説明する。図中、１は酸素センサであり、金具本体１１（以下、単に本体１１ともいう）の内側に、測定対象に向けられる先端側（図示下側）に検出部２２を備え、長寸で横断面が矩形の板状又は棒状のセラミック積層構造からなるセンサ用検出素子２１が気密を保持して固定されている。
【００１７】
本形態のセンサ１において使用されている検出素子２１は、図２に示したように、両最外層に絶縁材層１２１を有する４層の積層構造をなすもので、後端（図１，２の上端）寄り部位２３の絶縁材層１２１の表面に、検出出力の取り出し用等のための電極端子２５を、複数（本形態では各表面に２つ）、自身の幅方向（横）に間隔（絶縁間隔）Ｚ１をおいて露出させている（図２中のダブルハッチング部）。ただし、本形態における検出素子２１は、図２に示したように、両最外層の絶縁材層１２１が矩形窓状に除去されてなる凹部２４を、各表面に２つづつ幅方向に並ぶように備えており、電極端子２５はその底面に露出する形で設けられている。この結果、本形態のセンサ用検出素子２１においては、この凹部２４の周囲の絶縁材層１２１が、電極端子２５の表面より相対的に隆起する凸部１２３，１２５をなしており、詳細については後述するが、この各凹部２４内に後述する端子金具５１における電極端子接続部５５が嵌り込んで各電極端子２５に接続された状態において、凸部１２３，１２５が端子金具５１を横にずれるのを防止する横ずれ防止手段をなすものとされている。また、端子金具５１が電極端子２５に対して正しい位置に位置決めできるようにされている。なお、凹部２４は、このように端子金具５１が嵌り込み可能に、その幅Ｈ１及び長さＬ１が設定されている。また、凹部２４の深さは最外層をなす絶縁材層１２１の厚み（例えば０．２〜０．７ｍｍ）と略同じである。
【００１８】
一方、金具本体１１は、その内周面が下から順次大径となるように同心で段付円筒状に形成されており、外周面の下端寄り部位にはエンジンの排気管への固定用のネジ１２が形成されている。このような本体１１の内側には、酸化アルミニウム（アルミナ）から形成されたスリーブ３１がその下端部を本体１１内の下方の段部１３にて支持されるように収容されている。このスリーブ３１は、その外周面が本体１１の内周面に対応するように径違いに形成されていると共に、その下寄り部位の軸線Ｇを含む部位には、横断面が素子２１の横断面に対応する矩形の素子挿通用孔３２が形成されている。
【００１９】
このような素子挿通用孔３２の上には同孔に続いて拡径されて大径をなす、横断面が円形に形成されたシール用孔３３が同軸状に形成されている。素子２１はこのスリーブ３１の内側の前記各孔を挿通され、先端側をスリーブ３１の先端面より突出させ、シール用孔３３内にシール材（本例では結晶化ガラス）４０を充填して気密を保持して固定されている。また、シール用孔３３の上方には、詳しくは後述するが、端子金具５１を軸線Ｇ方向に圧縮する圧縮手段をなすところの筒状の圧縮部材４１が配置され、シール材４０を先端側に圧縮している。ただし、この圧縮部材４１はその上端外周に円環状のフランジ４２を突出状に備えており、その下面をスリーブ３１の上端面に当接するまで、筒状部４３をスリーブ３１のシール用空孔３３内に挿入しており、この筒状部４３の内側、外側それぞれに、溶融、凝固されたシール材４０が存在している。なお、この圧縮部材４１の内側の空孔４４も、横断面が素子２１の横断面に対応する矩形孔とされ、センサ１の軸線Ｇに沿って形成されている。このようにしてスリーブ３１内に固定された素子２１は、上記した電極２５を含むその後端寄り部位（図示上端寄り部位）２３が、所定量、圧縮部材４１のフランジ４２の上面４５より突出されている。
【００２０】
一方、内部に素子２１を固定しているスリーブ３１は、本体１１の内側にセットされ、本体１１の後端寄り部位（図示上端寄り部位）の円筒部１５に続いて形成された薄肉部からなるカシメ用円筒部１６を内側に折り曲げるようにして先端側にカシメ、そして圧縮することで、本体１１内側に固定されている。ただし、本体１１の内側であって、スリーブ３１の外周面に設けられた固定用フランジ３５の上に、２つのパッキン９と、これらに挟まれた滑石からなる第２シール部材１０を介在させて、その固定が行われている。
【００２１】
なお、この状態において素子２１の先端（検出部）は金具本体１１の先端から突出されており、その周囲を包囲するように、複数の穴付の二重構造からなるプロテクタ（保護カバー）１８が本体１１の先端に固定されている。なお、本体１１の軸線Ｇ方向の中間部において、外周に突出状に形成された大径部１９は、本体１１のねじ１２を図示しない排気管へねじ込む際のねじ込み用の部位で、軸線Ｇ方向からみて多角形をなしており、この大径部１９の下面にはシール用ワッシャ２０が取着されている。以上説明したのは、センサ１のうち、図３に示した下方の素子を含む半組立体Ｓの部分である。
【００２２】
さて次に、本形態のセンサ１のうち、上記した素子を含む半組立体Ｓ以外の部位（上方の半組立体Ｔ）について説明する（図１及び図３参照）。すなわち、図１におけるセンサ１の図示上端である後端から外部にはリード線６１が４本引き出されており、センサ１内に位置するその各先端の芯線にはカシメによって、それぞれ端子金具５１が取り付けられている。この端子金具５１は、４個とも同一のものであり、自身のバネ性によって変形（弾性変形）し、素子２１の後端寄り部位２３をそれぞれ対向する２個で挟み付けると同時に、接続すべき電極端子２５を挟み付ける形で、絶縁材からなるセパレータ７１内に配置させられている。詳しくは次のようである。
【００２３】
このような端子金具５１は、バネ性のある金属（例えば、ステンレス鋼）の板を所定形状に打ち抜き、その後プレス成形し、リード線６１の先端（芯線部）をカシメによって掴んでいるリード線接続部５２を備えており、その先端には、そこから下向きに略真直ぐに延びる中間部５３を備えている。そして、この中間部５３の先端においては素子２１と反対側に軸線Ｇと略垂直となるように折り曲げられた折り曲げ部５４を備えている。そして、この折り曲げ部５４の外側先端において、素子２１及び電極端子２５側に向けて凸となして円弧状に湾曲する湾曲部を備えており、この湾曲部を素子２１の電極端子２５への接続部をなすように、バネ性のある電極端子接続部５５としている。さらにその電極端子接続部５５の先端（図示下端）５６において素子２１と反対側に折り曲げられ、後端側に折返し状に曲げられた折返し部５７を一体に備えている。
【００２４】
このような端子金具５１は、本形態では、アルミナからなり円筒状に形成された絶縁材からなるセパレータ７１内に、各端子金具５１相互の絶縁が保持されるように位置決めして配置されている。すなわち、このセパレータ７１は、軸線Ｇ方向の中間よりも図示上方が、図１のＢ−Ｂ線断面図として図４に示したように、横断面視において十字状の絶縁用壁７２ａを備えており、その各壁と外側の円筒壁７２ｂとで形成された４つの挿通孔７３内に、各端子金具５１のリード線接続部５２及び中間部５３の図示上方寄り部位を配置させている。そして、図１のＣ−Ｃ線断面図として図５に示したように、このセパレータ７１の軸線Ｇ方向の中間部は横断面視において（軸線方向から見て）前記挿通孔７３に内接するように形成された４つの円形挿通孔７４が連通状に設けられ、そのそれぞれに端子金具５１の中間部５３が通されている。
【００２５】
また、円形挿通孔７４の下方は、素子２１の後端寄り部位２３を受け入れるとともに、端子金具５１のうち、素子２１の各電極端子２５への接続部である電極端子接続部５５を配置する部位をなし、円筒壁に包囲された柱状の空間をなしている。ただし、その柱状の空間を包囲する絶縁材からなるセパレータ７１の内周面（内側）は、軸線方向から見て、円形挿通孔７４より外側に存在するように形成されている。そして、図１のＤ−Ｄ線断面図として図６に示したように、軸線方向から見て、端子金具５１の折り返し部５７に対応する部位には、凹溝７５が軸線Ｇに沿って形成され、その溝底に折り返し部５７を押付けるようにされている。また、この凹溝７５の図１における上端に対応する、円形挿通孔７４の下端周縁には段部７６が形成され、この段部７６に折り曲げ部５４の外側端部の角を上向きに係止させている。なお、隣接する凹溝７５相互間には隣接する端子金具５１相互間の絶縁確保のための絶縁用壁７７が軸線Ｇに沿って凸状に形成されている。
【００２６】
また図６に示したように、本形態では、軸線Ｇ方向から見て、このような凹溝７５及び絶縁用壁７７が、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ設けられており、組立に際していずれの向きの凹溝７５でも端子金具５１を受け入れ可能とされている。ただし、本形態では、図６においてＸ方向に凹設された各凹溝７５内に端子金具５１における折返し部５７を配置している。こうして、絶縁用壁７７にて隣り合う端子金具（図６における上下の端子金具）５１における折返し部５７相互が絶縁用壁７７にて仕切られており、相互の絶縁が確保されている。そして、端子金具５１を受け入れてない凹溝７５相互間に設けられた絶縁用壁７７の突出端（図６の先端）が、本形態では素子２１の幅方向（図５における上下方向）のガイドをなしている。
【００２７】
このような端子金具５１は、センサ１として組み立てられた状態においては、図１、図６及び図７に示したように、対向する２つのものの、各電極端子接続部５５の図１における上下方向の中間寄り部位が、素子２１の後端寄り部位２３をバネ性によって挟み付け、しかも、凹部２４に嵌り込んで各電極端子２５に押し付けられ、それぞれ電気的に接続されている。なお、金具本体１１の上方にはセパレータ７１を覆うように、上方に三段で同軸状に縮径された円筒状の外筒８１が、図１において下方である大径筒部８２の先端を、金具本体１１の大径部１９の上の円筒部１５に外嵌して全周レーザ溶接により固定されている。なお、外筒８１の上端部の小径筒部８３の内側には、外部に引き出されるリード線６１を包囲するようにゴム製の弾性部材８５が設けられている。本形態では、この小径筒部８３と中間の中径筒部８６との間には環状段部８７が形成されており、この環状段部８７が絶縁材からなるセパレータ７１の上端面を押え付けて、絶縁材からなるセパレータ７１を外筒８１内に位置決め、固定している。
【００２８】
このような本形態のセンサ１における端子接続構造では次のような効果がある。すなわち、本形態では上記したように、セパレータ７１内に設けられた各端子金具５１が、それぞれの電極端子接続部５５の中間寄り部位を、素子２１の後端寄り部位２３にある凹部２４に嵌り込ませており、底面にある各電極端子２５に自身のバネ性によって押し付け、これにより電気的な接続を保持している。そして、素子２１の各側面において隣り合う凹部２４の間には、最外層をなす絶縁材層１２１によって、電極端子２５の表面より相対的に隆起する凸部１２３を有している。このため、このような端子接続状態においては、各端子金具５１のうち、素子２１の電極端子２５に接触している部位は、隣り合う凹部２４相互の間に存在する凸部１２３により、その凸部１２３の壁面側への動きが規制されていることから、隣接する端子金具５１相互が接触することが有効に防止される。また、ソケット７１内に素子２１が挿入される際に、凸部１２３がガイドの役目をすることで、ソケット７１に対して素子２１の横ずれを防止することができる。
【００２９】
しかも、本形態では、各電極端子２５を最外層の絶縁材層１２１を部分的に除去してなる凹部２４の底面に設けたことから、各電極端子２５のそれぞれを、幅方向において相対的に隆起する凸部１２３，１２５が両側から挟む配置となっている。このため、各端子金具５１は外側にも横ずれすることが防止されることから、各端子金具５１を各電極端子２５に対し、幅方向において正しい位置に位置決めできるので、一層、信頼性の高い端子接続構造となすことができる。なお、図７に示したように、端子金具５１のうち、電極端子２５に接する電極端子接続部５５の幅Ｈ２は凹部２４の幅Ｈ１より小さく設定されるが、位置決め性の観点からは、その幅方向における遊びが小さくなるように、その両寸法を設定するのが好ましい。
【００３０】
なお、上記した本形態のセンサ１は、図３に示したように、予め、下方の半組立体Ｓと、それ以外の上方の半組立体Ｔとを、別途に組立てておき、同図に示したように上下に配置して、セパレータ７１内に配置された対向する各端子金具５１の電極端子接続部５５相互の空間領域Ｋに対し、下方の半組立体Ｓにおける素子２１の後端寄り部位２３を同後端側から挿入するようにして組立、その後、前記したように溶接等することで形成される。すなわち、このように挿入することで、端子金具５１のそれぞれが自身のバネ性によって素子２１の各電極端子２５に押付けられて接続されるように、対向する各端子金具５１の相互間の最小寸法Ｗ１、素子２１の後端寄り部位２３の厚みＷ２、及び同後端寄り部位２３における電極端子２５のある部位における厚みＷ３が設定されている。
【００３１】
ただし、このような挿入、組立前における各部位の寸法は、挿入後において、各電極端子２５に対し、端子金具５１のそれぞれが自身のバネ性によって押付けられて接続されるように設定すればよく、したがって、通常は、Ｗ１＜Ｗ３として設定されるが、本形態のセンサ１では次のように各寸法等を設定しておくと良い。すなわち、図３中の素子２１の挿入、組立前（自由状態）における、各端子金具５１の電極端子接続部５５相互間の最小寸法Ｗ１は、Ｗ２と略同じかそれより若干大きく設定しておく。ただし、各端子金具５１は、図３中に示したように、挿入、組立て前は、その先端５６がセパレータ７１の先端面７８より突出するようにしておく。そして、素子２１の挿入過程で、下方の半組立体Ｓにおける圧縮部材４１のフランジ４２の上面４５が、同先端５６に当たって軸線方向に端子金具５１を圧縮し始めるようにしておくと共に、さらに挿入することで同上面４５がセパレータ７１の先端面（図示下端面）７８に当たって挿入完了となるようにしておき、その挿入完了時において、各端子金具５１の電極端子接続部５５が、それぞれ素子２１の電極端子２５側に弾性変形して凹部２４内に嵌り込んで、各電極端子２５に押付けられるように構成しておくのである。
【００３２】
このようにしておく理由は次のようである。上記したように、Ｗ１＜Ｗ３としておくと、端子金具５１を設けたセパレータ７１内に、素子２１の後端寄り部位２３を挿入するに際して、挿入完了まで、端子金具５１のバネ性によって素子２１の表面又は電極端子２５の面を擦りつけることになり、それらに傷をつける危険性がある。しかし、前記したようにしておくことで、こうした傷の発生を小さくできるという効果があるためである。すなわち、本形態では、端子金具５１は、検出素子２１の後端寄り部位２３が前記の空間領域Ｋに挿入される初期段階には電極端子接続部５５が電極端子２５に接触しないか、接触しても弱い接触状態での接触とされるようにして設けておく。一方、検出素子２１の挿入の中間段階ないし終了近くにおいて、端子金具５１の先端側を素子２１の挿入方向に圧縮して電極端子接続部５５を電極端子２５側に弾性変形させて電極端子接続部５５を電極端子２５に押し付けるための圧縮手段として圧縮部材４１を素子２１の周囲に設けておく。そして、素子２１の後端寄り部位を空間領域Ｋに挿入し終えた際に、圧縮部材４１が端子金具５１の先端側を素子２１の挿入方向に圧縮して電極端子接続部５５を電極端子２５側に弾性変形させて電極端子接続部５５を電極端子２５に押し付けて接続する端子接続構造とするとよい。
【００３３】
なお、ここで上記形態のセンサ（酸素センサ）１における素子２１についてさらに詳細に説明すると、上記もしたように、この素子２１における圧縮部材４１から突出している後端寄り部位（図１上端寄り部位）２３には、その各側面において、最外層の絶縁材層１２１をそれぞれ矩形窓状に部分的に除去して凹部２４が形成されている。そして、その各凹部２４の底面に、各電極端子２５が露出されている。このような各電極端子２５は、本形態のセンサ１が酸素センサであるところ、図６、７における左側の２つが、先端の検出部２２からの検出出力取り出し用の電極端子であり、図６、７における右側の２つが、素子２１内に形成されたヒーターへの電圧印加用の電極端子である。
【００３４】
これらの電極端子２５を含めた素子２１は、図２、図７及び図８において左から、最外層の絶縁材層１２１をなす酸化アルミニウム層、固体電解質層１２７、内部の絶縁材層１２８をなす酸化アルミニウム層、そして、反対側の最外層の絶縁材層１２１をなす酸化アルミニウム層からなる、４層の積層構造とされている。そして、図８に示した分解斜視図に示されるように、図示左側の最外層の絶縁材層１２１をなす酸化アルミニウム層と固体電解質層１２７との間には、外側の検知電極層（検知電極）２２５及びこれから延びる中継線２２６を介して電極端子２５が形成されている。そして、固体電解質層１２７と内部の絶縁材層１２８をなす酸化アルミニウム層との間には、内側の基準電極層（基準電極）３２５及びこれから延びる中継線３２６及び導体層からなるパッド３２７が形成されている。そして、このパッド３２７は、固体電解質層１２７を貫通されたビアホール３２９に充填された層間導通用ビア導体３２８を介して、検知電極層２２５の電極端子２５の横に設けられた他方の電極端子２５に接続されている。
【００３５】
そして、内部の絶縁材層１２８をなす酸化アルミニウム層と、反対側（図８右側）の最外層の絶縁材層１２１をなす酸化アルミニウム層の間にはヒーター用導体層４２５が設けられている。ヒーター用導体層４２５は素子の先端側に位置する部位が抵抗発熱部４２６をなし、それから延びる両脚の中継線４２７の端部に電圧印加用の電極端子２５を横に並べて備えている。このような素子２１は、凹部２４やビアホール３２９を打ち抜き、或いは、必要なメタライズペーストの印刷された各シートを積層、圧着した後で、同時焼成することで形成される。
【００３６】
さて次に、本発明の素子２１の別の実施の形態について、図９に基づいて説明する。ただし、このものは、上記した形態の素子２１と基本的に共通するため、相違点のみ説明し、同一の部位には同一の符号を付すに止める。なお、以下の各形態の説明においてもこれと同様とする。図１のセンサに使用した素子２１は、電極端子２５に対応する部位における最外層の絶縁材層１２１を窓状に除去することで凹部２４を設け、その底面に電極端子２５を露出させることで、相対的に隆起する凸部をその凹部２４の周囲の絶縁材層１２１自体で形成したが、このように形成する場合には図９に示したようにしてもよい。すなわち、図９に示したように最外層の絶縁材層１２１を、電極端子２５に対応させ、素子２１の後端２３ａから長手方向（先後方向）に切り込み状に除去し、後端２３ａ側が開放する形の凹部２４としてもよい。このようにしておけば、端子金具５１との接続において、その開放がある分、図３に示したセンサとしての組み立てにおいて、素子２１の挿入時の抵抗が減るため、組立が容易となる。加えて、相対的に、端子金具５１を受け入れるガイドともなるためである。また、図９のものでは、その凹部２４の後端寄り部位を後端２３ａに向けて幅広をなすテーパーとしている。このため、端子金具５１の幅或いはセパレータ７１内に設けられる位置に誤差があっても、それを受け入れ易くすることができるため、センサとしての組立の簡易化が図られる。
【００３７】
図１０は、本発明の素子のさらに別の実施の形態を示したものである。このものは、上記の素子において、両電極端子２５の間にのみ凸部１２３が存在するように、電極端子２５に対応する部位における最外層の絶縁材層１２１を除去させたものである。図１の実施の形態において、素子２１における電極端子２５に対する端子金具５１の横ずれが、各電極端子２５において、素子２１の外方には発生しないような場合、つまり、端子金具５１相互の接触のみが問題となるような場合には、図１０に示したように凸部１２３を形成してもよい。
【００３８】
また、素子における内側の基準電極層（基準電極）に連なる、図７の左上の電極端子２５は、図１１に示したように形成しても良い。図１１は、図８における内側の基準電極層（基準電極）３２５に連なる電極端子（図１１左上）２５を、内部の絶縁材層１２８をなす酸化アルミニウム層における固体電解質層に接する側の面に設けておき、かつ固体電解質層におけるその電極端子２５に対応する部位も、最外層の絶縁材層１２１と同様に窓状に打ち抜いたものとして形成したものである。図７に示した横断面構造においても、凹部２４を設けない従来の素子と異なり、最外層の絶縁材層１２１に層間導通用ビア導体を形成するのを省略できるが、図１１に示した横断面構造としておくことで、層間導通用ビア導体を全て不要とし得るため、その分、素子の製造コストの一層の低減が図られる。
【００３９】
上記した各実施の形態においては、素子２１における最外層の絶縁材層１２１を部分的に除去して電極端子２５を露出させるとともに、凸部１２３，１２５を、その最外層の絶縁材層１２１で形成したものとして具体化したが、本発明における凸部は、最外層の絶縁材層１２１の上に、積極的に形成してもよい。図１２、図１３はその一例を示したものである。すなわち、図１２は、素子２１の電極端子２５を最外層の絶縁材層１２１の表面に設ける一方、その各電極端子２５の間とその外側に、すなわち各電極端子２５のそれぞれを幅方向において両側から挟む配置で、各最外層の絶縁材層１２１とは別に、絶縁材からなる凸部１２３、１２５を設けたものである。本発明のセンサにおいては、このような素子２１を用いても、上記したのと同様、端子金具５１相互の接触の防止が図られるし、端子金具５１が外側に横ずれするのも防止できる。なお、このような素子２１は、図８に示した分解斜視図のものと、電極端子２５の周辺部位を除けば異なる点はない。すなわち、図１２、図１３に示した素子２１は、図１４の分解斜視図に示したように、最外層をなす絶縁材層１２１に、図８における凹部２４を形成することに代えて、ビアホール３２９を設けてビア導体３２８を形成し、各ビア導体３２８に連なるように絶縁材層１２１の表面に電極端子２５を形成してなる電極端子構造をもつ素子２１を製造する過程において、その未焼成の積層体に、凸部１２３、１２５をなすセラミックの未焼成シート片を接着しておき、その上で同時焼成することで形成できる。
【００４０】
また、図１２に示した素子２１のように、凸部を最外層の絶縁材層１２１の上に、積極的に形成する場合においても、端子金具５１の外側への横ずれが問題とならない場合には、図１５に示したように、素子の各面に形成した電極端子２５の間にのみ凸部１２３を形成することとしても良い。なお、図１２、図１５においては、凸部１２３，１２５を凸条をなすものとして具体化したが、図１６に示したように、このような凸部１２３は、複数の島からなるものとしてもよい。なお、最外層の絶縁材層１２１に凹部を設けることで相対的に隆起する凸部を設けた場合であっても、このように最外層の絶縁材層１２１の上に凸部１２３，１２５を設けた場合であっても、その高さは、端子金具５１の横ずれを防止できるように適宜の高さとすればよい。
【００４１】
本発明のセンサは、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜にその構成を設計変更して具体化できる。上記した各実施の形態では、素子の電極端子及び端子金具の数がそれぞれ４つのもので、しかも、電極端子が素子の両側の各面にそれぞれ２つ（合計４個）設けられたものにおいて具体化したが、本発明は、各面における電極端子が複数であればいずれのものにおいても具体化できる。また、電極端子が、素子の片面（一方の側面）にのみあるものにおいても具体化できる。すなわち、上記においては、素子に形成されている電極端子を素子の両側（両側面）に設け、これを対向して配置した端子金具の電極端子接続部で挟み付ける形態のものとして具体化したが、これに限定されるものではない。
【００４２】
さらに、上記においては酸素センサにおいて具体化したが、本発明のセンサは、上記したのと同様の端子接続構造を有するものである限り、温度センサ、その他のセンサにおいても具体化できる。また、素子についてもこのようなセンサに使用されるものにおいて具体化できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のセンサを実施するための最良の形態の正面縦断面図及び要部拡大図。
【図２】センサ用検出素子の斜視図及び要部を側面から見た拡大図。
【図３】図１のセンサの組立を説明する正面縦断面図及び要部拡大図。
【図４】図１のＢ−Ｂ線拡大断面図。
【図５】図１のＣ−Ｃ線拡大断面図。
【図６】図１のＤ−Ｄ線拡大断面図。
【図７】図６の要部拡大図。
【図８】図２の素子の分解斜視図。
【図９】素子の別の実施の形態の要部斜視図及びその電極端子部位を側面から見た拡大図。
【図１０】素子の別の実施の形態の要部斜視図及びその電極端子部位を側面から見た拡大図。
【図１１】素子の別の実施の形態の電極端子を通る横断面拡大図。
【図１２】素子の別の実施の形態の要部斜視図及びその電極端子部位を側面から見た拡大図。
【図１３】図１２におけるＥ−Ｅ線拡大断面図。
【図１４】図１２の素子の分解斜視図。
【図１５】素子の別の実施の形態の要部斜視図及びその電極端子部位を側面から見た拡大図。
【図１６】素子の別の実施の形態の要部斜視図及びその電極端子部位を側面から見た拡大図。
【符号の説明】
【００４４】
１  センサ
２１  センサ用検出素子
２３  検出素子の後端寄り部位
２５  検出素子の電極端子
５１  端子金具
７１  セパレータ
１２１  絶縁材層
１２３，１２５  凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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