(57)【要約】【課題】  外部から衝撃が与えられても絶縁部材の破損を防止できるガスセンサを提供する。【解決手段】  センサ素子１４に接続されたリード端子２５，リード端子２５に接続されたリード線５０を挿通するための挿通孔が穿設された絶縁部材１５は、外筒５の後端側に配置されると共に、センサ素子１４のセンサ後端部１４２側に配置され、絶縁部材１５の外周面と外筒５との間には、弾性緩衝部材１７が配置されているので、保護外筒７に外部衝撃があっても、その衝撃による圧縮応力を弾性緩衝部材１７によって吸収することができる。よって、外筒５の外部衝撃による圧縮応力は、絶縁部材１５には直接伝わらないので、絶縁部材１５が破損するのを防止することができる。【選択図】図２
2005106645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側が被測定ガスに向けられると共に、後端側に外部と電気的に接続するための複数の導線を有する棒状のガスセンサ素子と、
当該ガスセンサ素子の径方向周囲を取り囲む筒状の主体金具と、
当該主体金具の後端側に接続され、前記ガスセンサ素子の径方向周囲を取り囲む筒状の外筒と、
前記ガスセンサ素子よりも後端側に配置されると共に、前記外筒の内側に配置され、前記ガスセンサ素子の導線が各々挿通するための穴部が穿設された絶縁部材と
を備え、
前記絶縁部材は、当該絶縁部材の外周面に弾性的に保持され、当該絶縁部材を保護する弾性緩衝部材を有する
ことを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記外筒は軸線方向において前後方向に分割され、隣り合う先端側外筒と後端側外筒は同軸的に連結するように構成され、
前記絶縁部材は、前記先端側外筒の後端側の開口部を閉塞するようにして当該先端側外筒の後端側に形成される絶縁部材支持部に支持され、
前記弾性緩衝部材は、前記絶縁部材の外周面に沿って保持される略円筒状の第一緩衝部材と、
前記絶縁部材支持部上に配設される略リング状の第二緩衝部材と
から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記弾性緩衝部材は、ゴムにより形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記第一緩衝部材と前記第二緩衝部材とは、一体成形されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記絶縁部材は、セラミックにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記絶縁部材は、略円柱状の本体部と、
当該本体部の前記ガスセンサ素子側の先端面に形成され、前記本体部と中心軸を共有し、かつ前記本体部の外径より小さい外径を有する略円柱状の凸部と
から構成され、
前記第一緩衝部材は、前記本体部と嵌合する略円筒状に形成され、
前記第二緩衝部材は、前記第一緩衝部材の軸線方向、かつ前記ガスセンサ素子側の先端部の内周面から前記第一緩衝部材の内径方向に向けて略垂直に凸設された鍔状に形成されていることを特徴とする請求項２乃至５の何れか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、ガスセンサに関し、詳しくは、ガスセンサ素子から導出される複数の導線を分離して絶縁および保護するセパレータの破損を防止できるガスセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の排気ガス濃度を検出するガスセンサとして、固体電解質部材の両面に電極層が形成された短冊状の検出素子を、円筒状の外筒の内側に配設した構造のものが知られている。そして、検出素子の後端部には複数のリード線が接続され、そのリード線は、外筒の軸線方向の一端側の開口部から外部に引き出されている。さらに、その外筒の後端側には、円筒状の保護外筒が同軸上に接合されており、その内側に外筒から引き出されたリード線が配設される構造となっている。そして、このようなガスセンサにおいて、例えば、検出素子の後端部側に、複数の孔が挿通された略円柱状のセパレータ（絶縁部材）を配置させ、その孔に各リード線を通すように構成されたものが知られている。このようなセパレータを使用することにより、複数のリード線同士が互いに接触して短絡するのを防止したり、断線するのを防止することができる。
【０００３】
しかし、上記のセパレータは、ステンレス製の保護外筒の内側に配設されているため、飛石等が保護外筒に衝突した場合、その衝突による圧縮応力はセパレータに直接伝わる構造となっていた。よって、セパレータは耐衝撃性のある合成樹脂から形成されるのが一般的であるが、衝撃強度によってはセパレータが破損してしまうことがあった。このような問題に対処するため、例えば、セパレータの外周面に複数のリブを設け、セパレータと保護外筒との間に隙間を形成したガスセンサが提案されている（例えば、特許文献１，２および３参照）。このガスセンサでは、飛石が保護外筒に衝突した場合、その衝突による保護外筒の圧縮応力は、セパレータと保護外筒との間に形成された隙間によって吸収されるので、セパレータの破損を防止することができる。また、ガスセンサが高温に晒された場合、保護外筒の熱膨張による圧縮応力も、その隙間によって逃がすことができ、セパレータを圧縮することがないので、セパレータの破損を防止することができる。
【特許文献１】特開２００３−４３００１号公報
【特許文献２】特開２００２−１８１７６０号公報
【特許文献３】特開２００２−１８１７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１乃至３に記載のガスセンサでは、セパレータは保護外筒から受ける弱い圧縮応力に耐えることが可能であっても、保護外筒が変形するほどの強い外部衝撃が保護外筒にあった場合、その外部衝撃による圧縮応力にセパレータが耐えられず、セパレータが破損するという問題点があった。また、保護外筒の熱膨張による圧縮応力を、セパレータと保護外筒とに形成された隙間によって吸収することができても、外部衝撃によって保護外筒が変形する程の強い圧縮応力は、セパレータの外周面に形成されたリブに直接伝わるため、セパレータが破損するという問題点があった。
【０００５】
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、外部から衝撃が与えられても絶縁部材の破損を防止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】
上記目的を達成するために、請求項１に係るガスセンサでは、先端側が被測定ガスに向けられると共に、後端側に外部と電気的に接続するための複数の導線を有する棒状のガスセンサ素子と、当該ガスセンサ素子の径方向周囲を取り囲む筒状の主体金具と、当該主体金具の後端側に接続され、前記ガスセンサ素子の径方向周囲を取り囲む筒状の外筒と、前記ガスセンサ素子よりも後端側に配置されると共に、前記外筒の内側に配置され、前記ガスセンサ素子の導線が各々挿通するための穴部が穿設された絶縁部材とを備え、前記絶縁部材は、当該絶縁部材の外周面に弾性的に保持され、当該絶縁部材を保護する弾性緩衝部材を有することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る発明のガスセンサでは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記外筒は軸線方向において前後方向に分割され、隣り合う先端側外筒と後端側外筒は同軸的に連結するように構成され、前記絶縁部材は、前記先端側外筒の後端側の開口部を閉塞するようにして当該先端側外筒の後端側に形成される絶縁部材支持部に支持され、前記弾性緩衝部材は、前記絶縁部材の外周面に沿って保持される略円筒状の第一緩衝部材と、前記絶縁部材支持部上に配設される略リング状の第二緩衝部材とから構成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る発明のガスセンサでは、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記弾性緩衝部材は、ゴムにより形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る発明のガスセンサでは、請求項２又は３に記載の発明の構成に加え、前記第一緩衝部材と前記第二緩衝部材とは、一体成形されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る発明のガスセンサでは、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の構成に加え、前記絶縁部材は、セラミックにより形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る発明のガスセンサでは、請求項２乃至５の何れかに記載の発明の構成に加え、前記絶縁部材は、略円柱状の本体部と、当該本体部の前記ガスセンサ素子側の先端面に形成され、前記本体部と中心軸を共有し、かつ前記本体部の外径より小さい外径を有する略円柱状の凸部とから構成され、前記第一緩衝部材は、前記本体部と嵌合する略円筒状に形成され、前記第二緩衝部材は、前記第一緩衝部材の軸線方向、かつ前記ガスセンサ素子側の先端部の内周面から前記第一緩衝部材の内径方向に向けて略垂直に凸設された鍔状に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明のガスセンサでは、ガスセンサ素子の導線を挿通するための穴部が穿設された絶縁部材は、外筒の後端側に配置されると共に、ガスセンサ素子の後端側に配置されている。そして、絶縁部材の外周面と外筒との間には、弾性緩衝部材が配置されているので、外筒に外部衝撃があっても、その衝撃による圧縮応力を弾性緩衝部材によって吸収することができる。よって、外筒の外部衝撃による圧縮応力は、絶縁部材には直接伝わらないので、絶縁部材が破損するのを防止することができる。また、弾性緩衝部材はその弾性力によって、絶縁部材に保持されるので、接着剤等を使わなくても、容易に弾性緩衝部材を絶縁部材に取り付けることができる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明のガスセンサでは、請求項１に記載の発明の効果に加え、外筒は、隣り合う先端側外筒と後端側外筒とが同軸的に連結して構成され、その先端側外筒の後端側には絶縁部材支持部が形成されているので、絶縁部材は、先端側外筒の後端側の開口部を気密に閉塞することができる。また、弾性緩衝部材は、第一緩衝部材と、第二緩衝部材とで構成され、第一緩衝部材は、絶縁部材の外周面に沿って配設されているので、外部衝撃から絶縁部材を保護することができる。一方、第二緩衝部材は、絶縁部材支持部に配設されているので、第二緩衝部材は、絶縁部材と、絶縁部材支持部とに弾性的に密着し、先端側外筒内を気密にシールすることができる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明のガスセンサでは、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、前記弾性緩衝部材は、ゴムにより形成されているので、保護外筒から伝わる衝撃による圧縮応力を吸収して、絶縁部材を保護することができる。
【００１５】
また、請求項４に係る発明のガスセンサでは、請求項２又は３に記載の発明の効果に加え、第一緩衝部材と第二緩衝部材とは一体成形されているので、部品コストを削減することができる。
【００１６】
また、請求項５に係る発明のガスセンサでは、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の効果に加え、絶縁部材はセラミックにより形成されているので、絶縁部材に耐熱性を付加することができ、また絶縁部材を安価に製造することができる。
【００１７】
また、請求項６に係る発明のガスセンサでは、請求項２乃至５の何れかに記載の発明の効果に加え、第一緩衝部材は、絶縁部材の本体部と嵌合するように略円柱状に形成されているので、絶縁部材を保護することができる。また、第二緩衝部材は、第一緩衝部材の軸線方向の一端部の内周面から第一緩衝部材の内径方向に向けて略垂直に凸設された鍔状に形成されているので、本体部の外径より小さい外径を有する凸部に嵌合する。したがって、第二緩衝部材は、先端側外筒内を気密にシールするとともに、凸部を保護することができる。さらに、第一緩衝部材と第二緩衝部材とが一体成形されている場合は、第二緩衝部材が、凸部に嵌合して係止されるため、本体部に嵌合する第一緩衝部材の嵌合位置がズレたりすることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明をガスセンサ１に適用した一実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態であるガスセンサ１の正面図であり、図２は、図１に示すガスセンサ１の縦断面図である。このガスセンサ１は、ガス濃度を検出可能な検出素子１１を備えたものであり、同ガスセンサ１を自動車の排気管に取り付けることにより、検出素子１１の検出部１１１を排気ガスが流れる排気管内に配置させて、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯＸ）濃度を検出するために使用するものである。
【００１９】
はじめに、図１および図２を参照して、ガスセンサ１の概略構成について説明する。図１および図２に示すように、ガスセンサ１は、２枚の短冊状素子からなる略角柱状のセンサ素子１４、当該センサ素子１４の先端側（図２に示す下端側）以外を内挿して保持し、センサ素子１４の軸線方向に沿って延びる略円筒状のセラミックホルダ１３、当該セラミックホルダ１３の先端側（図２に示す下端側）を内挿して保持する略円筒状の主体金具３、当該主体金具３の先端側（図１および図２に示す下端側）に設けられた有底円筒状のプロテクタ１９、主体金具３の後端側（図１および図２に示す上端側）に接合され、セラミックホルダ１３の後端側（図２に示す上端側）を囲繞して保護する外筒５、当該外筒５の上方（図２に示す上方側）の開口部を閉塞するように配設され、絶縁部材１５および弾性緩衝部材１７からなる略円柱状の導線セパレータ１６、当該導線セパレータ１６の外周面を囲繞し、外筒５の後端側（図１および図２に示す上端側）に接合された保護外筒７等から構成されている。また、ガスセンサ１は、上記構成に加え、センサ素子１４に装着された絶縁碍管２７、セラミックホルダ１３の内部に形成された第一充填層３０および第二充填層３１、保護外筒７の上方（図２に示す上方側）の開口部を閉塞するために配設されたゴムキャップ２０等を各々備えている。なお、以下の説明において、センサ素子１４の先端部（図２に示す下端側）を「センサ先端部１４１」、後端部（図２に示す上端側）を「センサ後端部１４２」と呼ぶことにする。
【００２０】
次に、センサ素子１４について説明する。図２に示すように、センサ素子１４は、ガス濃度を検出する短冊状の検出素子１１と、当該検出素子１１を加熱する短冊状のヒータ素子１２とが互いに接着され、一本の積層体として構成されている。一般的なガスセンサに使用される検出素子は、検出対象に応じて様々な型式の素子が用いられている。例えば、接触した被検出ガスの濃度に応じて起電力が変化するもの（起電力変化型）や、抵抗値が変化するもの（抵抗値変換型）等が広く用いられている。なお、本実施の形態のガスセンサ１の検出素子１１は、起電力変化型のジルコニア製セラミック素子である。
【００２１】
そして、検出素子１１の先端側（図２に示す下端側）には、ガス濃度を検出する検出部１１１が設けられている。さらに、検出素子１１の後端側（図２に示す上端側）には、検出部１１１の検出信号を外部に出力する電極部１１２が設けられている。本実施の形態の検出素子１１は、特開２０００−２５８３８８号などに開示された従来公知の構造を有するものであり、窒素酸化物（ＮＯＸ）濃度を測定する素子である。
【００２２】
また、図２に示すように、検出素子１１は、温度が低いと活性化しないため、センサ素子１４には、検出素子１１を加熱するためのヒータ素子１２が備えられている。このヒータ素子１２は、アルミナ製セラミック素子であり、検出素子１１と同じ短冊状に形成されている。そして、ヒータ素子は、耐熱性セメント（例えば、リン酸セメント）により検出素子１１に貼り合わされて接着されている。また、ヒータ素子１２の後端側（図２に示す上端側）には、ヒータ素子１２に電圧を印加する電極部１２２が設けられている。なお、本実施の形態のセンサ素子１４は、検出素子１１とヒータ素子１２とが互いに接着されて一体構成されているが、検出素子とヒータ素子とが一体焼成されたセンサ素子を用いてもよい。また、図２に示すガスセンサ１の縦断面図のセンサ素子１４が、「ガスセンサ素子」に相当する。
【００２３】
次に、センサ素子１４のセンサ後端部１４２について説明する。図２に示すように、センサ素子１４のセンサ後端部１４２は、検出素子１１の電極部１１２と、ヒータ素子１２の電極部１２２とから構成されている。そして、検出素子１１の電極部１１２からは、四本の電極端子２２が引き出され、一方、ヒータ素子１２の電極部１２２からは、二本の電極端子２２が引き出されている。さらに、各電極端子２２の一端部にはリード端子２５の一端部が各々接続され、各リード端子２５の当該一端部とは反対の他端部にはリード線５０が接続されている。また、それらのリード線５０は、保護外筒７の上方側（図２に示す上方側）の開口部から上方に引き出されている。こうして、検出素子１１の検出部１１１が検出した検出値は、検出信号として電極部１１２から出力され、電極端子２２、リード端子２５およびリード線５０を通過して図示外の制御装置等に出力される。一方、ヒータ素子１２の電極部１２２には、制御装置の制御信号に基づいて、リード線５０、リード端子２５および電極端子２２を通じて電圧が印加され、ヒータ素子１２が加熱することにより、検出素子１１が加熱されるようになっている。また、後述するが、リード端子２５とリード線５０との接続部とは、互いに接触して短絡したり、外部衝撃によって破損するのを防ぐため、導線セパレータ１６が配設されている。
【００２４】
次に、センサ素子１４に装着される絶縁碍管２７について説明する。図２に示すように、この絶縁碍管２７は、センサ素子１４を、セラミックホルダ１３の内側の所定位置に保持させるために、センサ素子１４に装着される有底円筒形状の係合部材である。そして、絶縁碍管２７は、その絶縁碍管２７の円筒の開口する側をセンサ素子１４のセンサ後端部１４２側に向けた状態で、センサ素子１４の中間よりもややセンサ先端部１４１側に装着されている。また、絶縁碍管２７の底部の略中央には、センサ素子１４が挿通する挿通孔（図示外）が設けられている。そして、この挿通孔にセンサ素子１４が挿入された絶縁碍管２７の内側には耐熱性のセメント２８が充填されているので、絶縁碍管２７はセンサ素子１４に強固に接着されて装着されている。そして、後述するが、センサ素子１４に装着された絶縁碍管２７は、セラミックホルダ１３の内周面に立設するフランジ１３１に係合するようになっている。
【００２５】
次に、セラミックホルダ１３について説明する。図２に示すように、セラミックホルダ１３は、アルミナを主成分とする略円筒状のセラミック体であり、センサ素子１４を内挿して保護する保護部材である。このセラミックホルダ１３の先端側（図２の下端側）の内周面には、フランジ１３１がセラミックホルダ１３の内側に向かって立設している。そして、セラミックホルダ１３の後端側（図２の上端側）から、セラミックホルダ１３の内側に向かって、上述したセンサ素子１４が差し込まれている。そして、センサ素子１４に装着された絶縁碍管２７は、セラミックホルダ１３のフランジ１３１に係合することにより、セラミックホルダ１３の先端側から、センサ素子１４のセンサ先端部１４１が突出するようになっている。こうして、センサ素子１４はセラミックホルダ１３と同軸上に保持され、セラミックホルダ１３に保持された位置からズレないようになっている。
【００２６】
次に、第一充填層３０および第二充填層３１について説明する。図２に示すように、セラミックホルダ１３とセンサ素子１４との隙間には、第一充填層３０および第二充填層３１が形成されている。この第一充填層３０は、センサ素子１４の、セラミックホルダ１３内に内挿された部分を保持する。そして、第一充填層３０の形成において、センサ素子１４の熱膨張・収縮による体積変化に対応できない材料を使用すると、センサ素子１４にクラックが生じてしまうことがある。したがって、第一充填層３０の充填材は、高い耐熱性を有しながらも、適度な柔軟性を有する材料を選択するのが望ましい。このような材料としては、滑石、マグネシア、アルミナおよびジルコニア等の粉末のうち一種以上の粉末と、ガラス粉末との混合物が一般的に用いられる。そして、この混合物をセラミックホルダ１３内に充填後、加熱、溶融および冷却処理を行うことにより、セラミックホルダ１３内に第一充填層３０が形成される。なお、本実施の形態の第一充填層３０の充填材は、滑石とガラス粉末との滑石混合物（ガラス含有率１２％）である。このように、第一充填層３０は、高い耐熱性を有しながらも適度な柔軟性を備えているので、センサ素子１４の熱膨張・熱収縮による体積変化に柔軟に対応することができる。
【００２７】
一方、第二充填層３１の充填材は、第一充填層３０より気密性が高く、かつ耐熱性に優れた材料を選択するのが望ましい。このような材料としては、ガラス粉末（例えば、ホウサン塩系ガラス）が一般的に用いられる。そして、このガラス粉末を、第一充填層３０が形成されたセラミックホルダ１３内に充填後、加熱、溶融および冷却処理を行うことにより、セラミックホルダ１３内に第二充填層３１が形成される。なお、本実施の形態の第二充填層３１の充填材は、ガラス粉末である。そして、第二充填層３１は、センサ素子１４のセンサ後端部１４２を封着しているので、センサ素子１４の気密性をより確実に確保することができる。
【００２８】
次に、主体金具３について説明する。主体金具３は、ステンレス（ＳＵＳ４３０）製の略円筒状の取付部材である。この主体金具３には、センサ素子１４を備えたセラミックホルダ１３が取り付けられ、被検出ガスが流通する排気管（例えば、自動車の排気管）等に取り付けられる。図２に示すように、主体金具３は、主体金具３の内側にセラミックホルダ１３の先端側を収容している。そして、この主体金具３の先端側の開口部からは、センサ素子１４のセンサ先端部１４１が突出している。さらに、主体金具３の先端側の開口部には、突出するセンサ素子１４のセンサ先端部１４１を被うように、二重の有底円筒状のプロテクタ１９が設けられている。このプロテクタ１９は、主体金具３の先端側から突出するセンサ先端部１４１が、凝縮水の被水により破損しないように、センサ先端部１４１を被って保護している。そして、プロテクタ１９の外周面には、複数の侵入孔１９１が設けられている。こうして、被測定ガスは、この侵入孔１９１を通過し、プロテクタ１９内に侵入して、検出部１１１に接触できるようになっている。
【００２９】
そして、主体金具３の後端側（図２に示す上端側）から、セラミックホルダ１３が挿入されており、セラミックホルダ１３と主体金具３との隙間に滑石２４が充填されている。さらに、その後方（図２に示す上方側）には、略リング状の留め具２３が嵌め込まれている。そして、主体金具３と、留め具２３との間に、外筒５の一端側が嵌め込まれ、主体金具３の後端部（図２に示す上端側）が加締められている。こうして、セラミックホルダ１３および外筒５は、主体金具３に取り付けられている。
【００３０】
次に、外筒５および保護外筒７について説明する。図２に示すように、略円筒状の外筒５は、ステンレス製（ＳＵＳ３０４）であり、主体金具３の後端側（図２の示す上端側）に取り付けられている。そして、外筒５は、セラミックホルダ１３の中間から後端側を保護している。また、外筒５の後端側（図３に示す上端側）の周縁部には、外筒５の内側に略直角に折れ曲がって立設された絶縁部材支持部５１が設けられている。この絶縁部材支持部５１は、外筒５の後端側の開口部を閉塞するように配設された導線セパレータ１６を、導線セパレータ１６の下方から（図３に示す下方）支持している。したがって、導線セパレータ１６は、外筒５の内側に落下するのを防止することができる。
【００３１】
一方、略円筒状の保護外筒７は、ステンレス製（ＳＵＳ３０４）であり、外筒５の後端側（図２に示す上方側）から、略円筒状の保護外筒７を嵌着することにより取り付けられている。そして、外筒５と、保護外筒７との嵌着部が加締められることにより、外筒５と、保護外筒７とが強固に接続されている。
【００３２】
また、保護外筒７の内側には、上述したリード端子２５とリード線５０との接続部を収容して保護する導線セパレータ１６が配設されている。そして、保護外筒７の後方側（図２に示す上方側）の開口部には、その開口部を気密に閉塞するための略円柱状のゴムキャップ２０が配設されている。このゴムキャップ２０は、保護外筒７の後端側（図２に示す上端側）の内側に挿入された状態で、保護外筒７の後端側の外側面から加締められることにより、保護外筒７の後端側に固定されている。そして、ゴムキャップ２０には、挿通孔（図示外）が複数設けられ、その挿通孔には導線セパレータ１６から引き出されるリード線５０が気密に内挿されている。なお、図２に示すガスセンサ１の縦断面図の外筒５および保護外筒７が「外筒」に相当し、外筒５が、「先端側外筒」に相当し、保護外筒７が、「後端側外筒」に相当する。
【００３３】
次に、導線セパレータ１６について図３および図４を参照して説明する。図３は、図２に示すガスセンサ１の導線セパレータ１６近傍の部分拡大図であり、図４は、導線セパレータ１６の斜視図である。図３および図４に示すように、この導線セパレータ１６は、略円筒状の弾性緩衝部材１７の内側に、径の異なる２つの円柱を同軸状に重ねて揃えた形状を有する絶縁部材１５が、同軸上に嵌合することにより構成されている。そして、導線セパレータ１６は、外筒５の上方側（図２に示す上方側）の開口部に配設されて、当該開口部を閉塞しつつ、保護外筒７の内側に配設されている。
【００３４】
次に、絶縁部材１５について図３乃至図７を参照して説明する。図５は、絶縁部材１５の斜視図であり、図６は、絶縁部材１５の平面図あり、図７は、絶縁部材１５の裏面図である。この絶縁部材１５は、センサ素子１４のセンサ後端部１４２から引き出される複数のリード端子２５と、リード端子２５およびリード線５０の接続部とを埋入して保護することにより、リード端子２５同士およびリード線５０同士とが互いに接触して短絡したり、リード端子２５とリード線５０との接続部にて断線するのを防止するための部材である。また、図３，図５および図７に示すように、絶縁部材１５は、略円柱形状の本体部１５１と、本体部１５１の径より小さい径を有する略円柱形状の凸部１５２とから構成されている。そして、図７に示すように、本体部１５１と凸部１５２とは、同軸上に重ねられ、一体成型されている。この絶縁部材１５は、アルミナを主成分としたセラミックで形成されている。さらに、絶縁部材１５に使用されるセラミックは、樹脂（プラスチック）に比べ安価であり、コストを安くすることができる。
【００３５】
そして、図６および図７に示すように、絶縁部材１５には、絶縁部材１５の軸線方向の一端面の中央部から、軸線方向に沿って一つの挿通孔１８が挿通され、その挿通孔１８の周囲を囲むように配列する５つの挿通孔１８が、絶縁部材１５の軸線方向に対して平行に挿通している。したがって、絶縁部材１５には、計６つの挿通孔１８が挿通されている。なお、挿通孔１８の数は、リード端子２５の本数等によって変更可能である。
【００３６】
また、図５および図６に示すように、絶縁部材１５の軸線方向の一端面には、その一端面の周縁から中央側に向かって凹んだ球面状の凹部２１が形成されている。この凹部２１は、保護外筒７の後方側の開口部に配設されたゴムキャップの熱膨張を逃がすための隙間である。なお、凹部２１の形状はこれに限らず、円錐状、角錐状、又は任意形状の平坦な底を有してもよい。
【００３７】
こうして、上記構成からなる絶縁部材１５は、図３に示すように、絶縁部材１５に設けられた各挿通孔１８の長手方向の一端側から、リード端子２５の長手方向の一端側が挿入されている。さらに、各挿通孔１８の内部において、リード端子２５の長手方向の一端側にリード線５０が接続され、リード線５０の、リード端子２５と接続する側と反対の他端側は、各挿通孔１８の一端側とは反対の他端側から外部に引き出されている。したがって、リード端子２５と、リード線５０と、リード端子２５とリード線５０との接続部とは絶縁部材１５の各挿通孔１８に埋入されて、保護されているので、リード端子２５同士およびリード線５０同士の接触による短絡を防止することができる。なお、図５に示す絶縁部材１５の斜視図の、絶縁部材１５の挿通孔１８が、「穴部」に相当する。
【００３８】
次に、弾性緩衝部材１７について、図３，図４，図８乃至図１０を参照して説明する。図８は、弾性緩衝部材１７の斜視図であり、図９は、弾性緩衝部材１７の平面図であり、図１０は、弾性緩衝部材１７の裏面図である。図３，図４および図８に示すように、弾性緩衝部材１７は、第一緩衝部材１７１と、第二緩衝部材１７２とで構成され、一体成形されている。なお、本実施の形態の弾性緩衝部材１７は、フッ素ゴムから形成されているが、シリコンゴム等の弾性体であれば変更可能である。
【００３９】
そして、図８に示すように、第一緩衝部材１７１は略円筒状に形成されている。さらに、図４に示すように、その円筒の内側には、略円柱形状の絶縁部材１５の本体部１５１が挿入されるようになっている。また、第一緩衝部材１７１の内径は、絶縁部材１５の本体部１５１の外径よりやや短くなっている。これは、第一緩衝部材１７１の材質であるフッ素ゴムの弾性を利用し、第一緩衝部材１７１が、本体部１５１の外周面に第一緩衝部材１７１の弾性力で保持されるようになっている。よって、第一緩衝部材１７１は、本体部１５１からズレることなく、密着して取り付けることができる。そして、第一緩衝部材１７１は、絶縁部材１５と保護外筒７との間に配設されているので（図３参照）、保護外筒７に強い衝撃（例えば、飛石等）があった場合でも、その衝撃による絶縁部材１５にかかる圧縮応力は、第一緩衝部材１７１によって吸収されることになる。よって、絶縁部材１５の本体部１５１は、第一緩衝部材１７１によって保護されるので、絶縁部材１５の破損を防止することができる。
【００４０】
また、第二緩衝部材１７２は、図８乃至図１０に示すように、第一緩衝部材１７１の下端側（図８に示す下端側）の内周面から第一緩衝部材１７１の内径方向に略垂直に立設された鍔状に形成されている。この第二緩衝部材１７２の、第一緩衝部材１７１の内周面より立設する長さは、その立設する第二緩衝部材１７２によって縮径された第一緩衝部材１７１の開口部に、絶縁部材１５の凸部１５２が嵌合できる長さとなっている。
【００４１】
次に、弾性緩衝部材１７の絶縁部材１５への装着方法について、図３、図５および図８を参照して説明する。はじめに、上記構成からなる弾性緩衝部材１７を、図８に示すように、第二緩衝部材１７２側が下になるように位置させる。次いで、第一緩衝部材１７１側に対して、図５に示す絶縁部材１５の凸部１５２側を下にして挿入する。そして、図３に示すように、絶縁部材１５の凸部１５２は、第二緩衝部材１７２によって縮径された第一緩衝部材１７１の下方側の開口部に嵌合して、そのまま挿入されると、本体部１５１の軸線方向の凸部１５２側の一端面の周縁部は、第二緩衝部材１７２の内側面に係止される。そして、図３に示すように、絶縁部材１５の本体部１５１は、第一緩衝部材１７１の内側に嵌合することにより、弾性緩衝部材１７を絶縁部材１５に装着できる。また、第二緩衝部材１７２は、図３に示すように、外筒５の絶縁部材支持部５１と、保護外筒７の内側面とに密着しているので、外筒５と保護外筒７との加締めによる接合部に隙間が形成されても、第二緩衝部材１７２が、外部からその隙間に侵入するガスおよび水分を遮断することができる。よって、この第二緩衝部材１７２は、所謂パッキンの役目を果たしていることから、弾性緩衝部材１７は、絶縁部材１５の保護部材としての機能と、外筒５および保護外筒７の接合部におけるパッキンの機能とを併せもつ。
【００４２】
以上説明したように、本発明の実施形態のガスセンサ１では、外筒５の後端側（図２に示す上方側）の開口部より引き出されるリード端子２５と、リード端子２５に接続されるリード線５０との接続部分を埋入して保護する導線セパレータ１６が、外筒５の後端側に形成された絶縁部材支持部５１によって支持されて配設されている。この導線セパレータ１６は、略円筒状の弾性緩衝部材１７の内側に、径の異なる２つの円柱を同軸状に重ねて揃えた形状を有する絶縁部材１５が、同軸上に嵌合することにより構成されている。セラミック製の絶縁部材１５は、略円柱形状の本体部１５１と、本体部１５１の径より小さい径を有する略円柱形状の凸部１５２とから構成され、同軸上に重ねられ、一体成型されている。一方、弾性緩衝部材１７は、略円筒状の第一緩衝部材１７１と、第一緩衝部材１７１の軸線方向の一端側の内周面より内側に立設する第二緩衝部材１７２とで構成され、一体成形されている。そして、弾性緩衝部材１７の内側に、絶縁部材１５が嵌合して装着されることにより、絶縁部材１５の本体部１５１は、弾性緩衝部材１７の第一緩衝部材１７１によって、その外周面を囲繞されて保護される。よって、保護外筒７の外部衝撃による絶縁部材１５への圧縮応力は、第一緩衝部材１７１が吸収するので、絶縁部材１５の破損を防止することができる。一方、絶縁部材１５の凸部１５２は、弾性緩衝部材１７の第二緩衝部材１７２によって縮径された開口部に嵌合して挿入され、本体部１５１の軸線方向の凸部１５２側の一端面の周縁部は、第二緩衝部材１７２の内側面に係止される。そして、第二緩衝部材１７２は、外筒５の絶縁部材支持部５１と、保護外筒７の内側面とに密着しているので、外筒５と保護外筒７との加締めによる接合部に隙間が形成されても、第二緩衝部材１７２が、外部からその隙間に侵入するガスおよび水分を遮断することができる。
【００４３】
なお、本発明においては、上述した具体的な実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施形態とすることができる。例えば、本実施の形態の検出素子１１は短冊形状であるが、素子の形状はこれに限らず、例えば、コップ状の素子などでもよい。
【００４４】
また、本実施の形態の導線セパレータ１６の弾性緩衝部材１７を構成する第一緩衝部材１７１および第二緩衝部材１７２は、互いに一体成形されているが、第一緩衝部材１７１および第二緩衝部材は、互いに独立した別個の部材としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明のガスセンサは、窒素酸化物、酸素および炭化水素等を検出するセンサに適用でき、特定のガス濃度を検出可能な各種センサにも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施の形態であるガスセンサ１の正面図である。
【図２】図１に示すガスセンサ１の縦断面図である。
【図３】図２に示すガスセンサ１の導線セパレータ１６近傍の部分拡大図である。
【図４】導線セパレータ１６の斜視図である。
【図５】絶縁部材１５の斜視図である。
【図６】絶縁部材１５の平面図ある。
【図７】絶縁部材１５の裏面図である。
【図８】弾性緩衝部材１７の斜視図である。
【図９】弾性緩衝部材１７の平面図である。
【図１０】弾性緩衝部材１７の裏面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    ガスセンサ
３    主体金具
５    外筒
７    保護外筒
１４    センサ素子
１５    絶縁部材
１６    導線セパレータ
１７    弾性緩衝部材
１８    挿通孔
２２    電極端子
２５    リード端子
５０    リード線
５１    絶縁部材支持部
１５１  本体部
１５２  凸部
１７１  第一緩衝部材
１７２  第二緩衝部材
【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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