(57)【要約】【課題】セパレータの筒孔への挿入時にセンサ素子が欠損することを抑制しつつ、セパレータの筒孔内にセンサ素子を容易且つ正確に配置することができるセンサを提供する。【解決手段】ガスセンサでは、板状形状のセンサ素子１０に設けられた電極端子部３１〜３５が筒状のセパレータ１００の筒孔１１０に配置され、筒孔１１０内で電極端子部３１〜３５が接続端子と電気的に接続される。セパレータ１００は、センサ素子１０の第二側面１６に向けて突出する第一リブ部１２１と、センサ素子１０の第二側面１７に向けて突出する第一リブ部１２２とを備える。第一リブ部１２１は、ストレート部１５１およびテーパ部１５２を含む。第一リブ部１２２は、ストレート部１６１およびテーパ部１６２を含む。【選択図】図４
2012225741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる板状をなし、一端側が測定対象物に向けられ、他端側の前記軸線方向に直交する厚み方向に向く両第一側面のうち、少なくとも一方の前記第一側面上に電極端子部が形成されるセンサ素子と、
前記センサ素子の他端側の径方向外側に配置されると共に、絶縁材料からなる筒状のセパレータと、
前記センサ素子と前記セパレータとの間に配置されて、前記電極端子部に電気的に接続されて電流経路を形成する接続端子と、
を備えるセンサであって、
前記セパレータは、自身の筒孔内で、前記軸線方向及び前記厚み方向にそれぞれ直交する幅方向に向く前記センサ素子の両第二側面に向けて突出し、前記センサ素子の前記幅方向への移動を規制する２つの第一隔壁を備え、
前記２つの第一隔壁の少なくとも一方は、前記軸線方向の他端側から該軸線方向に沿って見たときに、
前記第二側面の一部に対向しつつ、該第二側面に沿った平面状をなす対向面を有するストレート部と、
前記対向面の両端の少なくとも一方に連結され、前記第二側面の残部に対向しつつ、且つ該第二側面に対して離間する方向に傾斜する傾斜面を有するテーパ部と、
を備えることを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記電極端子部は、少なくとも一方の前記第一側面上に複数形成され、
前記接続端子は、前記複数の電極端子部に対応して、前記センサ素子と前記セパレータとの間に複数配置され、
前記セパレータは、前記筒孔内で前記第一側面に向けて突出し、前記センサ素子の前記厚み方向への移動を規制するとともに、前記複数の電極端子部と前記複数の金属端子部とで形成される複数の前記電流経路を互いに絶縁する第二隔壁を備え、
前記対向面と前記傾斜面との連結位置には、前記軸線方向に延びる角部が形成され、
前記第二隔壁の突出端と前記角部との前記厚み方向における最短距離は、前記センサ素子の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記複数の電極端子部のうち、少なくとも１つの前記電極端子部は、前記第一側面のうち前記軸線方向に沿って延びる稜部に重なるように設けられており、
前記テーパ部は、前記厚み方向において、前記第一隔壁のうちの前記１つの電極端子部が前記稜部に重なる前記第一側面側に少なくとも設けられていることを特徴とする請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記角部は、前記厚み方向において、前記センサ素子の中央よりも前記第一側面側にずらして設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状形状のセンサ素子に設けられた電極端子部が筒状の絶縁コンタクト部材（セパレータ）の内部に配置され、セパレータの内部で電極端子部が接続端子と電気的に接続されて電流経路を形成するセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象物に向けられる先端側に検出部が形成された板状形状のセンサ素子をハウジングに組み付けたセンサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようなセンサとしては、λセンサ、全領域空燃比センサ、酸素センサ、ＮＯｘセンサなどのガスセンサや、温度検出を行う温度センサなどが挙げられる。
【０００３】
具体的に、上記のセンサでは、センサ素子が軸線方向（長手方向）の先端側に検出部を備えると共に、後端側表面に検出部に配置された電極と電気的に接続する電極端子部を備えている。また、筒状のセパレータの筒孔に、センサ素子の後端側（電極端子部）と、弾性変形（圧縮変形）可能な板バネを有する接続端子とが配置される。このとき、センサ素子の電極端子部に接続端子の板バネを接触させることで、電極端子部と接続端子とが電気的に接続する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６―３３７０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図６に示すように、従来のセンサが備えるセパレータ６００は、５つの接続端子７００およびセンサ素子５００が配置される筒孔６１０を有する。センサ素子５００の後端側表面には、５つの電極端子部５０１〜５０５が設けられている。３つの電極端子部５０１，５０２，５０３は、センサ素子５００の厚み方向の両端面（以下、第一側面と言う）の一面（表面）５１４において、センサ素子５００の幅方向に並んで設けられている。２つの電極端子部５０４，５０５は、センサ素子５００の第一側面の他面（裏面）５１５において、センサ素子５００の幅方向に並んで設けられている。
【０００６】
また、筒孔６１０は、５つの端子収容部６１１〜６１５および素子収容部６１９を含む。素子収容部６１９は、筒孔６１０の中央部に設けられた、センサ素子５００の後端側が配置される領域である。端子収容部６１１〜６１５は、素子収容部６１９から径方向外側に向けて設けられた、５つの接続端子７００がそれぞれ配置される領域である。端子収容部６１１〜６１５に配置された５つの接続端子７００は、それぞれ、素子収容部６１９に配置されたセンサ素子５００の電極端子部５０１〜５０５に接続される。
【０００７】
さらに、筒孔６１０の内周壁のうち、素子収容部６１９に配置されたセンサ素子５００の幅方向の両端面５１６，５１７（以下、第二側面５１６，５１７と言う）に対向する一対の壁部が、リブ６２１，６２２である。このリブ６２１，６２２は、素子収容部６１９に配置されたセンサ素子５００の幅方向への移動を規制する。リブ６２１，６２２は、それぞれ、素子収容部６１９に配置されたセンサ素子５００の第二側面５１６，５１６と略平行に延びる対向面６５１，６５２を有する。この対向面６５１，６５２は、平面視でセンサ素子５００の厚みよりも厚み方向長さが大きく形成されている。また、リブ６２１とリブ６２２との間隔幅（対向面６５１と対向面６５２との幅方向距離）は、センサ素子５００との接触を避けるために、センサ素子５００の幅方向長さよりも若干大きくしている。
【０００８】
ところで、センサ素子５００は、図７に示すように、センサ素子５００の後端側を筒孔６１０の内部（詳細には、素子収容部６１９）に挿入する際に、センサ素子５００がその軸線周りに回転することがある。これは、リブ６２１，６２２はセンサ素子５００と若干の隙間を有しているが故に、センサ素子がこの若干の隙間を埋めるようにして挿入されてしまい、その結果、センサ素子が回転してしまったからである。このとき、センサ素子５００の第二側面５１６，５１７がリブ６２１，６２２に対して傾斜して、センサ素子５００の稜部がリブ６２１，６２２に接触し、センサ素子５００が欠損するおそれがある。
【０００９】
特に、図６および図７に示す例では、電極端子部５０１，５０３がセンサ素子５００の稜部まで形成されている。したがって、図７に示す例のように、センサ素子５００の挿入時に、電極端子部５０１の形成された稜部がリブ６２１に接触すると、稜部の破損に伴って電極端子部５０１が欠損するおそれがあった。
【００１０】
そのため、従来ではセンサ素子５００、及びセパレータ６００を精度良く組み付ける必要があり、センサ素子５００及びセパレータ６００に対する画像測定、位置・角度調整が高精度である必要が要求される。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、セパレータの筒孔への挿入時にセンサ素子が欠損することを抑制しつつ、筒孔内にセンサ素子を容易且つ正確に配置することができる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】
【００１２】
本発明の一態様に係るセンサは、軸線方向に延びる板状をなし、一端側が測定対象物に向けられ、他端側の前記軸線方向に直交する厚み方向に向く両第一側面のうち、少なくとも一方の前記第一側面上に電極端子部が形成されるセンサ素子と、前記センサ素子の他端側の径方向外側に配置されると共に、絶縁材料からなる筒状のセパレータと、前記センサ素子と前記セパレータとの間に配置されて、前記電極端子部に電気的に接続されて電流経路を形成する接続端子と、を備えるセンサであって、前記セパレータは、自身の筒孔内で、前記軸線方向及び前記厚み方向にそれぞれ直交する幅方向に向く前記センサ素子の両第二側面に向けて突出し、前記センサ素子の前記幅方向への移動を規制する２つの第一隔壁を備え、前記２つの第一隔壁の少なくとも一方は、前記軸線方向の他端側から該軸線方向に沿って見たときに、前記第二側面の一部に対向しつつ、該第二側面に沿った平面状をなす対向面を有するストレート部と、前記対向面の両端の少なくとも一方に連結され、前記第二側面の残部に対向しつつ、且つ該第二側面に対して離間する方向に傾斜する傾斜面を有するテーパ部と、を備えている。
【００１３】
本発明の一態様に係るセンサによれば、センサ素子の幅方向への移動を規制する２つの第一隔壁をセパレータに設け、ストレート部とテーパ部とを２つの第一隔壁の少なくとも一方に設けた。このうち、テーパ部は、センサ素子の第二側面の残部に対向しつつ、且つ第二側面に対して離間する方向に傾斜する傾斜面を有している。これにより、センサ素子が軸線方向回りに回転したとしても、傾斜面とセンサ素子の稜部とが接触しない。その結果、セパレータの筒孔への挿入時にセンサ素子が欠損することを抑制できる。
【００１４】
その上、第一隔壁には、センサ素子の第二側面の一部に対向して、センサ素子の幅方向への移動を規制するストレート部を有している。これにより、セパレータの筒孔内に挿通されたセンサ素子が幅方向へ移動することを確実に規制することができる。
【００１５】
なお、「第二側面の一部に対向する対向面」、または「第二側面の残部に対向する傾斜面」とは、セパレータ及びセンサ素子を軸線方向の他端側から該軸線方向に沿って見たときに（後述する図４の状態）、厚み方向の位置において、対向面、傾斜面が第二側面に重なることを指す。
【００１６】
なお、ストレート部、及びテーパ部は、２つの第一隔壁のうち一方に設ければ、十分に上記効果を得ることができるが、２つの第一隔壁の両方に設けても良い。この場合、センサ素子が時計回り、反時計回りのいずれに回転したとしても、セパレータの筒孔への挿入時にセンサ素子が欠損することを確実に抑制できる。
【００１７】
また、テーパ部は、第一隔壁に少なくとも１つ設ければ、十分に上記効果を得ることができるが、第一隔壁に２つ設けても良い。この場合、センサ素子の両第一側面の稜部が傾斜面に接触しないようにすることができる。テーパ部を第一隔壁に２つ設ける形態としては、ストレート部を挟んで厚み方向に設けることで達成できる。
【００１８】
また、本発明の一態様に係るセンサにおいて、前記電極端子部は、少なくとも一方の前記第一側面上に複数形成され、前記接続端子は、前記複数の電極端子部に対応して、前記センサ素子と前記セパレータとの間に複数配置され、前記セパレータは、前記筒孔内で前記第一側面に向けて突出し、前記センサ素子の前記厚み方向への移動を規制するとともに、前記複数の電極端子部と前記複数の金属端子部とで形成される複数の前記電流経路を互いに絶縁する第二隔壁を備え、前記対向面と前記傾斜面との連結位置には、前記軸線方向に延びる角部が形成され、前記第二隔壁の突出端と前記角部との前記厚み方向における最短距離は、前記センサ素子の厚みよりも小さくてもよい。
【００１９】
センサ素子が回転した場合に、センサ素子の第二側面が第一隔壁のストレート部の対向面から外れて、セパレータの筒孔のうちテーパ部にて拡大した部位にセンサ素子が進入することがある。これに対し、セパレータにセンサ素子の厚み方向への移動を規制する第二隔壁を設ける際に、対向面と傾斜面との連結位置に延びる角部と、第二隔壁の突出端とのセンサ素子の厚み方向における最短距離を、センサ素子の厚みよりも小さくする。これにより、セパレータの筒孔への挿入時に、センサ素子が筒孔のうち、テーパ部にて拡大した部位に進入することを防止できる。つまり、第一隔壁に設けられるストレート部の対向面にセンサ素子の第二側面を確実に対向させることができる。
【００２０】
また、本発明の一態様に係るセンサにおいて、前記複数の電極端子部のうち、少なくとも１つの前記電極端子部は、前記第一側面のうち前記軸線方向に沿って延びる稜部に重なるように設けられており、前記テーパ部は、前記厚み方向において、前記第一隔壁のうちの前記１つの電極端子部が前記稜部に重なる前記第一側面側に少なくとも設けられていてもよい。これによれば、テーパ部は、１つの電極端子部が稜部に重なるように設けられた第一側面の残部に対向する。この場合、セパレータの筒孔への挿入時に、少なくとも電極端子部が形成されたセンサ素子の稜部がセパレータに接触することを抑制でき、ひいては電極端子部が欠損することを抑制できる。
【００２１】
また、本発明の一態様に係るセンサにおいて、前記角部は、前記厚み方向において、前記センサ素子の中央よりも前記第一側面側にずらして設けられていてもよい。これによれば、角部は、両第一側面のうちで、複数の電極端子部が形成された第一側面にずらして設けられる。この場合、ストレート部の対向する第二側面の一部が、テーパ部の対向する第二側面の残部よりも大きくなる。したがって、ストレート部によるセンサ素子の幅方向の移動を規制する機能を十分に発揮しつつ、テーパ部によってセンサ素子の欠損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ガスセンサ１の縦断面図である。
【図２】センサ素子１０の外観を示す斜視図である。
【図３】セパレータ１００の外観を示す斜視図である
【図４】セパレータ１００の平面図である。
【図５】セパレータ１００の平面図である。
【図６】従来のセンサが備えるセパレータ６００の平面図である。
【図７】従来のセンサが備えるセパレータ６００の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を具体化したセンサの実施形態について、図面を参照して説明する。まず、一例としてのガスセンサ１の構造について、図１を参照して説明する。図１において、ガスセンサ１の軸線Ｏ方向（１点鎖線で示す。）を上下方向として図示し、内部に保持するセンサ素子１０の先端部１１側をガスセンサ１の先端側、後端部１２側をガスセンサ１の後端側として説明する。
【００２４】
図１に例示するガスセンサ１は、自動車の排気管（図示外）に取り付けられるものである。ガスセンサ１は、内部に保持するセンサ素子１０の先端部１１が排気管内を流通する排気ガス中に晒されて、その排気ガス中の酸素濃度から排気ガスの空燃比を検出する、いわゆる全領域空燃比センサである。
【００２５】
センサ素子１０は、軸線Ｏ方向に延びる細幅で板状形状（短冊状）の素子である（図１では、紙面左右方向を厚み方向、紙面表裏方向を幅方向として示す。）。ガスセンサ１は、センサ素子１０を金属カップ２０内に保持し、さらに、自動車の排気管（図示外）に取り付けるための主体金具５０内にて金属カップ２０を支持することで、センサ素子１０を主体金具５０内に保持した構造を有する。
【００２６】
センサ素子１０の中央部１３には、自身の内部にセンサ素子１０を挿通させた有底筒状をなす金属製の金属カップ２０が配置されている。金属カップ２０は主体金具５０内にセンサ素子１０を保持するための保持部材であり、筒底の開口２５からセンサ素子１０の先端部１１が突出されている。先端部１１は、排気ガス中の酸素ガス成分を検出する検出部とされている。この検出部には、排気ガスによる被毒から保護するため、その外表面を覆うようにして検出部保護層９が被覆されている。
【００２７】
金属カップ２０における筒底の縁部分の先端周縁部２３は、外周面にかけてテーパ状に形成されている。金属カップ２０内には、アルミナ製のセラミックリング２１と滑石粉末を圧縮して固めた滑石リング２２とが、それぞれ、自身にセンサ素子１０を挿通させた状態で収容されている。滑石リング２２は金属カップ２０内で押し潰されて細部に充填されており、これにより、センサ素子１０が金属カップ２０内で位置決めされて保持されている。
【００２８】
金属カップ２０と一体となったセンサ素子１０は、その周囲を筒状の主体金具５０に取り囲まれて保持されている。主体金具５０は、ＳＵＳ４３０等の低炭素鋼からなり、外周先端側に排気管への取り付け用の雄ねじ部５１が形成されている。雄ねじ部５１よりも先端側には、後述するプロテクタ８が係合される先端係合部５６が形成されている。主体金具５０の外周中央には、取り付け用の工具が係合する工具係合部５２が形成されている。工具係合部５２の先端面と雄ねじ部５１の後端との間には、排気管に取り付けた際のガス抜けを防止するためのガスケット５５が嵌挿されている。工具係合部５２の後端側には、後述する外筒６５が係合される後端係合部５７と、その後端側に、主体金具５０内にセンサ素子１０を加締め保持するための加締め部５３とが形成されている。
【００２９】
主体金具５０の内周で雄ねじ部５１付近には、段部５４が形成されている。段部５４には、センサ素子１０を保持する金属カップ２０の先端周縁部２３が係止されている。さらに、主体金具５０の内周には滑石リング２６が、自身にセンサ素子１０を挿通させた状態で、金属カップ２０の後端側から装填されている。滑石リング２６を後端側から押さえるように、筒状のスリーブ２７が主体金具５０内に嵌め込まれている。スリーブ２７の後端側外周には段状をなす肩部２８が形成されている。肩部２８には、円環状の加締めパッキン２９が配置されている。この状態で主体金具５０の加締め部５３が、加締めパッキン２９を介してスリーブ２７の肩部２８を先端側に向けて押圧するように加締められている。スリーブ２７に押圧された滑石リング２６は、主体金具５０内で押し潰されて細部にわたって充填されている。滑石リング２６と、金属カップ２０内にあらかじめ装填された滑石リング２２とによって、金属カップ２０およびセンサ素子１０が主体金具５０内で位置決め保持される。
【００３０】
主体金具５０の先端（先端係合部５６）からは、内部に保持するセンサ素子１０の先端部１１が突出されている。先端係合部５６には、センサ素子１０の先端部１１を、排気ガス中のデポジット（燃料灰分やオイル成分など被毒性の付着物質）による汚損や被水などによる折損等から保護するためのプロテクタ８が嵌められ、スポット溶接やレーザ溶接によって固定されている。プロテクタ８は、有底筒状の内側プロテクタ９０と、内側プロテクタ９０の外周面との間に空隙を有した状態でその径方向周囲を取り囲む筒状の外側プロテクタ８０とから構成される２重構造を有する。
【００３１】
外側導入孔８５から外側プロテクタ８０と内側プロテクタ９０との間の空隙に導入される排気ガスは、内側プロテクタ９０の外周を取り囲む状態で旋回流を生じ、ガス成分と水分とに分離される。ガス成分は内側導入孔９５から内側プロテクタ９０内に導入され、センサ素子１０に接触し、排出口９７から外部に排出される。一方、水分は、水抜き孔９６から内側プロテクタ９０内に進入し、排出口９７から外部に排出される。こうした構成により、センサ素子１０の先端部１１は、排気ガス中のデポジットによる汚損や、被水に起因する熱衝撃による折損等から保護されている。
【００３２】
一方、主体金具５０後端（加締め部５３）からは、内部に保持するセンサ素子１０の後端部１２が突出されている。後述するが、センサ素子１０の後端部１２には、電極を取り出すための白金（Ｐｔ）からなる５つの電極端子部３１〜３５（図２参照）が形成されている。さらに、５つの接続端子６１（図１ではそのうちの２つを図示。）を内部に保持した絶縁性セラミックスからなる筒状のセパレータ１００が、センサ素子１０の後端部１２に被せられている。言い換えると、セパレータ１００は、センサ素子１０の後端側の径方向外側に配置されている。
【００３３】
セパレータ１００には、ガスセンサ１の外部に引き出される５本のリード線６４（図１ではそのうちの３本を図示。）と各接続端子６１との各接続部分も収容され保護されている。５つの接続端子６１は、センサ素子１０とセパレータ１００との間に配置されることで、各電極端子部３１〜３５にそれぞれ接触（電気的に接続）され、また５本のリード線６４にも電気的にそれぞれ接続されている。これにより、リード線６４が接続される外部機器と電極端子部３１〜３５との間に流れる電流の電流経路を形成する。
【００３４】
外筒６５は、ステンレス（例えばＳＵＳ３０４）製で筒状をなし、主体金具５０の後端側に取り付けられる。外筒６５は、主体金具５０の後端から露出されるセンサ素子１０の後端部１２やセパレータ１００の周囲を覆って保護するものである。外筒６５は、自身の先端側の開口端６６が主体金具５０の後端係合部５７の外周に係合され、外周側から加締められると共に、外周を一周して後端係合部５７にレーザ溶接され、主体金具５０に固定されている。
【００３５】
外筒６５とセパレータ１００との間隙には、金属製で筒状の保持金具７０が配設されている。保持金具７０は、自身の後端を内側に折り曲げて構成した支持部７１を有する。保持金具７０は、自身の内部に挿通されるセパレータ１００の後端側外周に鍔状に設けられた鍔部１０１を支持部７１に係止させて、セパレータ１００を支持している。この状態で、保持金具７０が配置された部分の外筒６５の外周面が加締められ、セパレータ１００を支持した保持金具７０が外筒６５に固定されている。
【００３６】
さらに、セパレータ１００の後端側には、外筒６５の後端を閉塞するグロメット７５が配置されている。グロメット７５には、５本のリード線６４を外部に取り出すためのリード線挿通孔７６が５つ（図１ではそのうちの１つを図示）形成されている。
【００３７】
図２を参照して、センサ素子１０の構成について説明する。図２において、センサ素子１０の厚み方向の長さが厚みＬ１であり、センサ素子１０の幅方向の長さが幅Ｌ２である。図２に示すように、センサ素子１０は、その軸線方向（図２では左右方向）に延びる板状形状に形成された素子部１８と、同じく軸線方向に延びる板状形状に形成されたヒータ１９とが積層されて、長方形状の軸断面を有する板状形状に形成されている。センサ素子１０は、その軸線方向に沿って見た場合、その幅方向を長手方向とする矩形状をなし、略直角をなす４つの稜部を有する。なお、全領域空燃比センサに用いられるセンサ素子１０は公知のものであるが、その概略構成は以下のようである。
【００３８】
素子部１８は、固体電解質基板の両側に多孔質電極を形成した酸素濃淡電池素子と、同じく固体電解質基板の両側に多孔質電極を形成した酸素ポンプ素子と、これらの両素子の間に積層され、中空の測定ガス室を形成するためのスペーサとから構成される。固体電解質基板は、イットリアを安定化剤として固溶させたジルコニアから形成される。多孔質電極は、Ｐｔを主体に形成される。測定ガス室を形成するスペーサは、アルミナを主体に構成される。中空の測定ガス室の内側には、酸素濃淡電池素子の一方の多孔質電極と、酸素ポンプ素子の一方の多孔質電極が露出するように配置されている。なお、測定ガス室は、センサ素子１０の先端部１１に位置するように形成されており、測定ガス室が形成される部分が検出部に相当する。ヒータ１９は、アルミナを主体とする絶縁基板の間に、Ｐｔを主体とする発熱抵抗体パターンが挟み込まれて形成されている。
【００３９】
センサ素子１０の後端側の外表面のうち、表裏の位置関係となる面が第一側面１４，１５であり、左右の位置関係となる面が第二側面１６，１７である。第一側面１４，１５に、５つの電極端子部３１〜３５が形成されている。言い換えると、第一側面１４，１５は、センサ素子１０の軸線方向に直交する厚み方向に向く両側面であり、第二側面１６，１７は、センサ素子１０の幅方向に向く両側面である。第一側面１４の後端側（図２における右側）に３個の電極端子部３１，３２，３３が形成され、第一側面１５の後端側に２個の電極端子部３４，３５が形成されている。本実施形態では、５つの電極端子部３１〜３５のうち、２つの電極端子部３１，３３は、センサ素子１０の軸線方向に沿って延びる第一側面１４の両稜部に重なるように設けられている。
【００４０】
電極端子部３１，３２，３３は、素子部１８に形成されており、そのうち１つの電極端子部が測定ガス室の内側に露出する酸素濃淡電池素子の一方の多孔質電極と酸素ポンプ素子の一方の多孔質電極と共用する形で電気的に接続される。電極端子部３１，３２，３３のうち残りの２つの電極端子部は、酸素濃淡電池素子の他方の多孔質電極と酸素ポンプ素子の他方の多孔質電極と各々電気的に接続されている。また、電極端子部３４，３５は、ヒータ１９に形成されており、ヒータ１９の厚さ方向に横切るビア（図示せず）を介して発熱抵抗体パターンの両端に各々接続されている。
【００４１】
次に、図３〜図６を参照して、セパレータ１００の構成について説明する。なお、図３の上側、下側、右下側、左上側、右上側、左下側を、それぞれ、セパレータ１００の上側、下側、前側、後側、左側、右側として説明する。図４〜図６の上側、下側、左側、右側を、それぞれ、セパレータ１００の前側、後側、左側、右側として説明する。なお、図４では、理解を容易にするために、セパレータ１００内に配置された５つの接続端子６１を省略して図示している。
【００４２】
図３および図４に示すように、セパレータ１００は、アルミナからなり、その軸線方向に貫通する筒孔１１０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向きに突出する鍔部１０１が備えられている。筒孔１１０は、５つの端子収容部１１１〜１１５および素子収容部１１９を含む。素子収容部１１９は、筒孔１１０の平面視中央に設けられた軸線方向に延びる空間であり、センサ素子１０の後端側が配置される。端子収容部１１１〜１１５は、素子収容部１１９から径方向外側に向けて設けられた軸線方向に延びる空間であり、５つの接続端子６１がそれぞれ配置される（図４参照）。
【００４３】
センサ素子１０が素子収容部１１９において適正な位置および傾き（図４に示すセンサ素子１０の位置および傾き）で配置されているとき、センサ素子１０は適正な設置状態となる。このとき、センサ素子１０の厚み方向がセパレータ１００の前後方向（図４では上下方向）と平行をなし、センサ素子１０の幅方向がセパレータ１００の左右方向（図４では左右方向）と平行をなし、センサ素子１０の軸線方向がセパレータ１００の軸線方向と平行をなす。なお、ガスセンサ１にセパレータ１００が組み付けられた状態では、セパレータ１００の軸線方向は、ガスセンサ１の軸線Ｏ方向（図１参照）と一致する。
【００４４】
筒孔１１０のうち、素子収容部１１９に配置されたセンサ素子１０の第一側面１４に対向する内壁面には、内向き（図４では下向き）に突出する第二リブ部１３１，１３２が形成されている。言い換えると、第二リブ部１３１，１３２は、筒孔１１０内で第一側面１４に向けて突出する壁面であり、各々の突出幅は略等しい。第二リブ部１３１，１３２は、３個の接続端子６１をそれぞれ電気的に絶縁した状態で個別に配置するための３つの端子収容部１１１，１１２，１１３の境界を形成する。各端子収容部１１１，１１２，１１３は、それぞれ、第一側面１４に設けられた電極端子部３１，３２，３３に対応する位置に形成されている。
【００４５】
筒孔１１０のうち、素子収容部１１９に配置されたセンサ素子１０の第一側面１５に対向する内壁面には、内向き（図４では上向き）に突出する第三リブ部１３３が形成されている。言い換えると、第三リブ部１３３は、筒孔１１０内で第一側面１５に向けて突出する壁面であり、第二リブ部１３１，１３２と前後方向（図４では上下方向）に対向する。第三リブ部１３３は、２個の接続端子６１をそれぞれ電気的に絶縁した状態で個別に配置するための２つの端子収容部１１４，１１５の境界を形成する。各端子収容部１１４，１１５は、それぞれ、第一板面１５における電極端子部３４，３５に対応する位置に形成されている。
【００４６】
端子収容部１１１〜１１５に収容された５つの接続端子６１は、それぞれ、素子収容部１１９に配置されたセンサ素子１０の電極端子部３１〜３５に接続される。第二リブ部１３１，１３２、第三リブ部１３３は、隣接する端子収容部１１１〜１１５に配置される接続端子６１どうしが接触するのを阻止する機能を有する。ひいては、隣接して配置される接続端子６１どうしが電気的に導通するのが阻止されて、電流経路の不良が抑制される。
【００４７】
適正な設置状態にあるセンサ素子１０の厚み方向（図４では上下方向）において、第二リブ部１３１，１３２の各突出端と第三リブ部１３３の突出端との距離Ｌ３は、センサ素子１０の厚みＬ１（図２参照）よりも若干大きい。これは、素子収容部１１９に配置されたセンサ素子１０との接触を避けつつ、第二リブ部１３１，１３２、第三リブ部１３３によるセンサ素子１０の厚み方向への移動が規制できるためである。
【００４８】
筒孔１１０のうち、素子収容部１１９に配置されたセンサ素子１０の第二側面１６に対向する内壁面には、内向き（図４では右向き）に突出する第一リブ部１２１が形成されている。また、筒孔１１０のうち、素子収容部１１９に配置されたセンサ素子１０の第二側面１７に対向する内壁面には、内向き（図４では左向き）に突出する第一リブ部１２２が形成されている。第一リブ部１２１，１２２は、筒孔１１０内でそれぞれ第二側面１６，１７に向けて突出する壁面であり、平面視で左右対称をなすように対向する。第一リブ部１２１は２つの端子収容部１１１，１１４の境界を形成し、第一リブ部１２２は２つの端子収容部１１３，１１５の境界を形成する。
【００４９】
適正な設置状態にあるセンサ素子１０の幅方向（図４では左右方向）において、第一リブ部１２１の突出端と第一リブ部１２２の突出端との距離Ｌ４は、センサ素子１０の幅Ｌ２（図２参照）よりも若干大きい。したがって、素子収容部１１９に配置されたセンサ素子１０との接触を避けつつ、第一リブ部１２１，１２２によるセンサ素子１０の幅方向への移動が規制できるためである。
【００５０】
第一リブ部１２１は、セパレータ１００の軸線方向に沿って上端側（図３では上側）から見たときに（つまり、図４に示す平面視で）、異なる傾斜で連続した壁面であるストレート部１５１およびテーパ部１５２を含む。ストレート部１５１には、平面視で、素子収容部１１９に配置されたセンサ素子１０の第二側面１６の一部（図４では、第二側面１６における後側部分）に対向しつつ、第二側面１６に沿った平面状をなす対向面１５１ａを有する。テーパ部１５２は、ストレート部１５１に連結している。このテーパ部１５２には、平面視で、ストレート部１５１の対向面１５１ａの前端に連結され、素子収容部１１９に配置されたセンサ素子１０の第二側面１６の残部（図４では、第二側面１６における前側部分）に対向しつつ、且つ第二側面１６に対して離間する方向（図４では左上方向）に傾斜する傾斜面１５２ａを有する。ストレート部１５１の対向面１５１ａとテーパ部１５２の傾斜面１５２ａとの連結位置には、セパレータ１００の軸線方向に延びる角部１５３が形成されている。
【００５１】
同様に、第一リブ部１２２は、セパレータ１００の軸線方向に沿って上端側（図３では上側）から見たときに（つまり、図４に示す平面視で）、異なる傾斜で連続した壁面であるストレート部１６１およびテーパ部１６２を含む。ストレート部１６１には、平面視で、素子収容部１１９に配置されたセンサ素子１０の第二側面１７の一部（図４では、第二側面１７における後側部分）に対向しつつ、第二側面１７に沿った平面状をなす対向面１６１ａを有する。テーパ部１６２は、ストレート部１６１に連結している。このテーパ部１６２には、平面視で、ストレート部１６１の対向面１６１ａの前端に連結され、素子収容部１１９に配置されたセンサ素子１０の第二側面１７の残部（図４では、第二側面１７における前側部分）に対向しつつ、且つ第二側面１７に対して離間する方向（図４では右上方向）に傾斜する傾斜面１６２ａを有する。ストレート部１６１の対向面１６１ａとテーパ部１６２の傾斜面１６２ａとの連結位置には、セパレータ１００の軸線方向に延びる角部１６３が形成されている。
【００５２】
ガスセンサ１の製造時には、セパレータ１００の上方から筒孔１１０にセンサ素子１０を挿入して、センサ素子１０を素子収容部１１９に配置する。このとき、センサ素子１０が、適正な設置状態よりも厚み方向（図４では上下方向）に移動したり、適正な設置状態よりも幅方向（図４では左右方向）に移動したりすることがある。また、センサ素子１０が適正な設置状態に対してその軸線周りに回転することがある。つまり、センサ素子１０が、その平面視中央（図４に示す点Ｐ）を中心に回転することがある。
【００５３】
図５に示す例では、筒孔１１０への挿入時に、センサ素子１０が適正な設置状態に対して平面視で反時計周りに回転して、第一側面１４が第二リブ部１３２に接触し、第一側面１５が第三リブ部１３３に接触している。
【００５４】
このように、センサ素子１０が適正な設置状態に対してその軸線周りに回転した場合、センサ素子１０が第一リブ部１２１，１２２に接触することがある。図５に示す例では、センサ素子１０が平面視で反時計回りに回転したことによって、第二側面１６が第一リブ部１２１の角部１５３に接触している。ただし、セパレータ１００の左側に向けて最も突出するセンサ素子１０の稜部（つまり、第一側面１４と第二側面１６とがなす稜部）は、テーパ部１５２により第一リブ部１２１と接触していない。
【００５５】
図示しないが、センサ素子１０が平面視で時計回りに回転した場合、第二側面１７が第一リブ部１２２の角部１６３に接触することがある。ただし、セパレータ１００の右側に向けて最も突出するセンサ素子１０の稜部（つまり、第一側面１４と第二側面１７とがなす稜部）は、テーパ部１６２により第一リブ部１２２と接触しない。
【００５６】
このように、テーパ部１５２，１６２が、センサ素子１０の第二側面１６，１７の残部に対向しつつ、第二側面１６，１７に対して離間する方向に傾斜する傾斜面１５２ａ，１６２ａを有しているので、筒孔１１０への挿入時に、センサ素子１０が軸線方向回りに回転したとしても、センサ素子１０（特に、稜部）がセパレータ１００に接触して欠損することを抑制することができる。ひいては、センサ素子１０から欠損した屑が、各接続端子６１と電極端子部３１〜３５との間に噛み込まれることを抑制できる。その結果、ガスセンサ１に形成される電流経路の接点不良を抑制でき、ガスセンサ１の品質向上を実現できる。
【００５７】
ところで、筒孔１１０への挿入時にセンサ素子１０の稜部が破損することを抑制する手法としては、センサ素子１０の稜部の面取りを行うことが考えられる。しかしながら、センサ素子１０が多端子構造である場合、第一側面１４，１５に設けられる電極端子部の数量が多くなる。よって、センサ素子１０の稜部の面取りを行うと、第一側面１４，１５の幅方向長さが小さくなるため、電極端子部の設置可能面積も小さくなる（つまり、電極端子部の設置可能数量が少なくなる）おそれがある。これに対し、本実施形態では、センサ素子１０の稜部の面取りを行う必要がないため、センサ素子１０における電極端子部の設置可能数量の制約を小さくしつつ、センサ素子１０の隅部が破損することを抑制できる。
【００５８】
また、テーパ部１５２は、２つの電極端子部３１，３３が両稜部に重なる第一側面１４に隣接する部分（図４では、第二側面１６における前側部分）と対向する位置に設けられている。同様に、テーパ部１６２は、２つの電極端子部３１，３３が両稜部に重なる第一側面１４に隣接する部分（図４では、第二側面１７における前側部分）と対向する位置に設けられている。言い換えると、テーパ部１５２，１６２は、適正な設置状態にあるセンサ素子１０の厚み方向（図４では上下方向）において、第一側面１４１５のうちで、２つの電極端子部３１，３３が両稜部に重なる第一側面１４側に設けられている。これにより、筒孔１１０への挿入時に、電極端子部３１，３３が形成されたセンサ素子１０の稜部がセパレータ１００に接触することを抑制でき、ひいては電極端子部３１，３３が欠損することを抑制できる。
【００５９】
また、角部１５３，１６３は、適正な設置状態にあるセンサ素子１０の厚み方向（図４では上下方向）において、第一側面１４，１５のうち、センサ素子１０の平面視中央（図４に示す点Ｐ）よりも２つの電極端子部３１，３３が形成された第一側面１４側にずらして設けられている。これにより、ストレート部１５１の対向する第二側面１６の一部が、テーパ部１５２の対向する第二側面１６の残部よりも大きくなる。同様に、ストレート部１６１の対向する第二側面１７の一部が、テーパ部１６２の対向する第二側面１７の残部よりも大きくなる。したがって、ストレート部１５１，１６１によるセンサ素子１０の幅方向の移動を規制する機能を十分に発揮しつつ、テーパ部１５２，１６２によってセンサ素子１０の欠損を抑制することができる。
【００６０】
さらに、本実施形態では、適正な設置状態にあるセンサ素子１０の厚み方向（図４では上下方向）において、第二リブ部１３１の突出端と角部１５３との最短距離Ｌ５は、センサ素子１０の厚みＬ１（図２参照）よりも小さくしている。同様に、適正な設置状態にあるセンサ素子１０の厚み方向（図４では上下方向）において、第二リブ部１３２の突出端と角部１６３との最短距離Ｌ６は、センサ素子１０の厚みＬ１（図２参照）よりも小さくしている。これにより、図５のように、セパレータ１００が回転した場合であっても、センサ素子１０の第二側面１６，１７が第一リブ部１２１，１２２のストレート部１５１，１６１の対向面１５１ａ，１６１ａから外れて、セパレータ１００の筒孔１１０のうちテーパ部１５２，１６２にて拡大した部位へ進入することを防止できる。つまり、第一リブ部１２１，１２２に設けられるストレート部１５１，１６１の対向面１５１ａ，１６１ａにセンサ素子１０の第二側面１６，１７を確実に対向させることができる。
【００６１】
ところで、上記実施形態において、ガスセンサ１が本発明の「センサ」に相当する。第一リブ部１２１、１２２が、本発明の「第一隔壁」に相当する。第二リブ部１３１，１３２が、本発明の「第二隔壁」に相当する。
【００６２】
尚、本発明は、以上詳述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。上記実施形態では、第一リブ部１２１にテーパ部１５２を設け、第一リブ部１２２にテーパ部１６２を設けている。これに代えて、第一リブ部１２１，１２２のいずれか一方にテーパ部を設けてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、第一リブ部１２１，１２２において、それぞれテーパ部１５２，１６２がセンサ素子１０の厚み方向における第一側面１４側に設けられている。これに代えて、テーパ部がセンサ素子１０の厚み方向における第一側面１５側に設けられてもよい。また、第一リブ部１２１，１２２において、センサ素子１０の厚み方向における第一側面１４，１５側の両方に、ストレート部１５１，１６１を挟むように２つのテーパ部が設けられてもよい
【００６４】
また、上記実施形態では、センサ素子１０の第一側面１４に３つの電極端子部３１〜３３が設けられ、第一側面１５に２つの電極端子部３４，３５が設けられているが、第一側面１４，１５に設ける電極端子部の数量や形状は変更可能である。また、第一リブ部１２１，１２２にそれぞれ設けられる角部１５３，１６３は、ピン角に限定されず、Ｒ角であってもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、セパレータ１００の軸線Ｏ方向に亘ってテーパ部１５２，１６２が形成されている。これに代えて、筒孔１１０において少なくともセンサ素子１０が挿入される位置まで、テーパ部が形成されてもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、本発明に係るセンサの一態様として、全領域空燃比センサであるガスセンサ１を例示した。本発明は、板状形状のセンサ素子に設けられた電極端子部が筒状の絶縁コンタクト部材（セパレータ）の内部に配置され、セパレータの内部で電極端子部が接続端子と電気的に接続されて電流経路を形成するセンサであれば適用できる。例えば、λセンサ、酸素センサ、ＮＯｘセンサなどのガスセンサや、温度検出を行う温度センサなどに、本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１    ガスセンサ
１０    センサ素子
１４、１５    第一側面
１６、１７    第二側面
３１，３２，３３，３４，３５    電極端子部
６１    接続端子
１００    セパレータ
１１０    筒孔
１１１，１１２，１１３，１１４，１１５    端子収容部
１１９    素子収容部
１２１、１２２    第一リブ部
１３１、１３２    第二リブ部
１３３    第三リブ部
１５１，１６１    ストレート部
１５２，１６２    テーパ部
１５３，１６３    角部
【図１】
2012225741.tif 000003
【図２】
2012225741.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012225741.tif 000006
【図５】
2012225741.tif 000007
【図６】
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【図７】
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