JP6069118B2 - センサ - Google Patents

Description

本発明は、センサに関する。

従来から、例えば、被測定ガス中の特定ガスを測定するガスセンサといった、軸線方向に延びる板状のセンサ素子を備えるセンサが知られている。センサ素子の先端部には、検出部を備えると共に、センサ素子の後端部には、検知部にて検出した検出信号を外部回路に出力するための電極パッドが形成されている。センサ素子は、対向する２つの主面と２つの主面にそれぞれが接続する２つの側面を有しており、例えば、電極パッドは、センサ素子の主面に配置されている。このようなセンサは、例えば、全領域空燃比センサ、酸素センサ、ＮＯｘセンサ等のガスセンサや、温度センサとして用いられる。

このようなセンサは、電極パッドと電気的に接続され、外部回路に検出信号を出力するための電流経路を有する。この電流経路の一部を形成する部材として、電極パッドと接触する接触部を備えた端子金具が用いられる（例えば、特許文献１，２，３）。

特開平７−２６０７３８号公報 特開平６−２２２０３９号公報 特開平６−３３１５９５号公報

例えば、特許文献１のガスセンサでは、センサ素子の幅方向（２つの側面が対向する方向）と平行に接触部が配置されることで、電極パッドの主面と、主面に対向する端子金具の接触部とが接触している。

しかしながら、接触部を幅方向に平行に配置する場合、位置ズレが発生しても電極パッドと接触部との接触を維持させるために、電極パッドの幅方向の長さ部分を位置ズレが生じ得る範囲全域に配置する必要がある。位置ズレは、センサを構成する各部材の寸法のばらつきの発生や、各部材をセンサとして組み付ける場合に生じる位置ずれや、センサに加わる振動等の外力によって生じる。位置ズレを考慮して電極パッドを主面上に配置することで、使用される電極パッドの量が増えてセンサの製造コストが増加する問題が生じる。

また、特許文献２や特許文献３のように、センサ素子の電極パッド及び接触部を幅方向に対して傾斜させて配置したとしても、特許文献１と同様に、位置ズレを考慮して電極パッドを配置する必要があり、使用される電極パッドの量が増えてセンサの製造コストが増加する問題が生じる。

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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、軸線方向に延びる板状のセンサ素子であり、前記軸線方向に延びると共に、互いに対向する第１の主面及び第２の主面と、前記軸線方向に延びると共に、互いに対向する第１の側面及び第２の側面と、前記第１の主面に配置された第１の電極パッドと、を有するセンサ素子と、前記第１の電極パッドと接触する板状の第１の接触部を有する第１の端子金具と、を備えるセンサが提供される。このセンサは、前記第１の主面と前記第２の主面とは、前記軸線方向と直交する第１方向について互いに対向し、前記第１の側面と前記第２の側面とは、前記第１方向及び前記軸線方向と直交する第２方向について互いに対向し、前記軸線方向に直交し、前記第１の電極パッドと前記第１の接触部とが接触する接点を含む断面を見たとき、前記第１の接触部は、前記第１方向及び前記第２方向に交差する方向に沿って配置され、且つ、前記第１の電極パッドのうち、前記センサ素子の中心に対して、前記第１方向外側及び前記第２方向外側に位置する角部と接触している。
この形態のセンサによれば、第１の接触部が第１方向及び第２方向に交差する方向に沿って配置され、且つ、第１の電極パッドの第１方向外側及び第２方向外側に位置する角部と接触している。これにより、第１の接触部と第１の電極パッドとの相対的な位置がズレた場合でも、第１の接触部は常に角部に接触することが可能となる。よって、位置ズレを考慮して電極パッドを主面上に配置する必要がなく、第１の主面上に形成する第１の電極パッドの使用量を低減でき、センサの製造コストを低減できる。

なお、「主面」及び「側面」は、板状のセンサ素子の表面の大きさや形状等によって決定されるものではなく、板状のセンサ素子のうち、対向する２つの表面を主面と定義し、その主面にそれぞれ接続し、対向する２つの表面を側面と定義すればよい。

（２）上記形態のセンサであって、前記断面において、前記第１の電極パッドは、前記第２方向について、前記第１の接触部の両端部の間の範囲内に位置していても良い。
この形態のセンサによれば、第１の電極パッドの使用量を更に低減できる。

（３）上記形態のセンサであって、さらに、前記第２の主面に位置する第２の電極パッドと、前記第２の電極パッドと接触する板状の第２の接触部を有する第２の端子金具と、を備え、前記第１の電極パッド及び前記第２の電極パッドは、前記センサ素子の前記中心よりも前記第２方向外側のうち同じ側に偏って設けられており、前記断面を見たとき、前記接点は、前記第１の接触部の中心を通り、且つ前記第１の接触部の板厚方向に延びる中心線よりも、前記第２方向外側に位置していても良い。
この形態のセンサによれば、第１の接触部のうち、中心線よりも第２方向外側に位置する部位にて電極パッドを接触させている。これにより、第１の電極パッド及び第２の電極パッドが、センサ素子の中心よりも同じ側の第２方向外側に偏って、対向する２つの主面にそれぞれ設けられる場合に、第１の端子金具と第２の端子金具とが接触する可能性を低減できる。

（４）上記形態のセンサであって、前記断面を見たとき、前記第１の接触部は前記センサ素子の前記第１の主面よりも前記第１方向外側に位置していても良い。
この形態のセンサによれば、第１の端子部材と第２の端子部材との第１方向の距離を長くできる。これにより、第１の端子金具と第２の端子金具とが接触する可能性を更に低減できる。

本発明は、センサ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、センサの製造方法、センサ素子と端子金具とを備えたユニット等の態様で実現することができる。

第１実施形態に係るガスセンサ（酸素センサ）の軸線方向に沿う断面図である。 センサ素子の後端部を第１の主面側から見た図である。 センサ素子を後端側から見た図である。 センサ素子の後端部を第１の側面側から見た図である。 端子金具の斜視図である。 セパレータの斜視図である。 端子金具が組み付けられたセパレータの斜視図である。 端子金具とセンサ素子とが組み付けられたセパレータを先端側から見たときの図である。 ガスセンサを所定の断面で見たときの図である。 参考例のガスセンサを説明するための図である。 本実施形態のガスセンサを説明するための図である。 第２実施形態のガスセンサについて説明するための第１の図である。 第２実施形態のガスセンサについて説明するための第２の図である。 第２実施形態のガスセンサについて説明するための第３の図である。 第１変形例について説明するための図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．センサの構成：
図１は第１実施形態に係るガスセンサ（酸素センサ）２００の軸線方向に沿う断面図である。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。ガスセンサ２００は、軸線Ｃ１に沿った方向に延びている。ここで、軸線Ｃ１に沿った方向を軸線方向Ｄ１とし、図中上側をガスセンサ２００の後端側Ｄ１ｂとし、図中下側をガスセンサ２００の先端側Ｄ１ａとする。

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、軸線方向Ｄ１に延びる板状のセンサ素子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１０ｂ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１６０と、センサ素子１０とセパレータ１６０との間に配置される４個の端子金具２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ（図１では、２個のみを図示）とを備えている。センサ素子１０の先端部１０ａはガス検出部１０ａとして機能し、アルミナ等の多孔質保護層２０で覆われている。

主体金具１３８は、ステンレスから構成され、軸線方向Ｄ１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１０ａを自身の先端よりも突出させるようにセンサ素子１０が配置されている。さらに、棚部１５２は、軸線方向Ｄ１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。センサ素子１０自身は公知の構成であり、図示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積層させている。

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１５３、１５６（以下、滑石リング１５３、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Ｄ１ａから後端側Ｄ１ｂ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。セラミックホルダ１５１と主体金具１３８の棚部１５２との間には、滑石リング１５３やセラミックホルダ１５１を保持するための金属ホルダ１５８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Ｄ１ａに押し付けるように、加締められている。

図１に示すように、主体金具１３８の先端側外周には、複数の孔部を有する金属製（例えば、ステンレス）の外部プロテクタ１４２および内部プロテクタ１４３が取り付けられている。外部プロテクタ１４２および内部プロテクタ１４３は、センサ素子１０の突出部分を覆う。

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の後端側の開口部には、ゴム製のグロメット１７０が配置されている。グロメット１７０には、センサ素子１０の４個の端子金具２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ（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）が形成されている。

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、絶縁性を有するセパレータ１６０が配置される。セパレータ１６０は、セラミックにより形成されている。このセパレータ１６０は、センサ素子１０の後端部１０ｂの主面に形成される合計４個の電極パッド（図１では２個の電極パッド１１ａ、１１ｄのみを表示）の周囲に配置される。このセパレータ１６０は、軸線方向Ｄ１に貫通する挿通孔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１６０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。

次に、図２〜図４を用いてセンサ素子１０および電極パッド１１の説明を行う。図２は、センサ素子１０の後端部１０ｂを第１の主面１４側から見た図である。図３は、センサ素子１０を後端側Ｄ１ｂから見た図である。図４は、センサ素子１０の後端部１０ｂを第１の側面１６側から見た図である。

図２〜図４に示すように、センサ素子１０は、第１の主面１４と、第２の主面１５と、第１の側面１６と、第２の側面１７とを備える。図２及び図４に示すように、第１の主面１４及び第２の主面１５は、軸線方向Ｄ１に延びると共に、互いに対向する平面である。図２〜図４に示すように、第１の側面１６及び第２の側面１７は、軸線方向Ｄ１に延びると共に、互いに対向する平面である。第１実施形態では、２つの主面１４，１５は、２つの側面１６，１７よりも面積が大きい。各面１４〜１７が外表面を形成することで、センサ素子１０は、軸線方向Ｄ１と直交する断面が略矩形状の断面を形成する。また、図３に示すように、各面１４〜１７が交わる稜線は面取りされて、センサ素子１０は面取り部１１２を有する。なお、センサ素子１０は面取りを行うこと無く、軸線方向Ｄ１に直交する断面が矩形状の断面を形成しても良い。ここで、軸線方向Ｄ１と直交する方向であり、第１の主面１４と第２の主面１５とが対向する方向を第１方向Ｔ１とする。また、軸線方向Ｄ１と第１方向Ｔ１とにそれぞれ直交する方向を第２方向Ｗ１とする。図３に示すように、センサ素子１０を後端側Ｄ１ｂ（又は先端側Ｄ１ａ）から見たときに、第１と第２の主面１４，１５は、第２方向Ｗ１に平行であり、第１と第２の側面１６，１７は、第１方向Ｔ１に平行である。

図２及び図３に示すように、第１の主面１４には、第１の電極パッド１１ａと第４の電極パッド１１ｄとが第２方向Ｗ１に並んで配置されている。図３に示すように、第１の電極パッド１１ａと第４の電極パッド１１ｄとは、センサ素子１０の第２方向Ｗ１における中心線ＷＣを挟む位置に配置されている。詳細には、第１の電極パッド１１ａは、第１の主面１４のうち第１の側面１６側の面取り部１１２に接触するように配置され、第４の電極パッド１１ｄは、第１の主面１４のうち第２の側面１７側の面取り部１１２に接触するように配置されている。

図３に示すように、第２の主面１５には、第２の電極パッド１１ｂと第３の電極パッド１１ｃとが第２方向Ｗ１に並んで配置されている。第２の電極パッド１１ｂと第３の電極パッド１１ｃとは、センサ素子１０の第２方向Ｗ１における中心線ＷＣを挟む位置に配置されている。詳細には、第２の電極パッド１１ｂは、第２の主面１５のうち第１の側面１６側の面取り部１１２に接触するように配置され、第３の電極パッド１１ｃは、第２の主面１５のうち第２の側面１７側の面取り部１１２に接触するように配置されている。

また、第１の電極パッド１１ａと第２の電極パッド１１ｂとは互いに対向するように配置され、第３の電極パッド１１ｃと第４の電極パッド１１ｄとは互いに対向するように配置されている。第１の電極パッド１１ａと第２の電極パッド１１ｂとは、センサ素子１０の第２方向Ｗ１における中心線ＷＣよりも第２方向Ｗ１外側のうち同じ側に偏って設けられている。言い換えれば、第１の電極パッド１１ａと第２の電極パッド１１ｂとは、中心線ＷＣよりも第１の側面１６に近い側に配置されている。また、第３の電極パッド１１ｃと第４の電極パッド１１ｄとは、中心線ＷＣよりも第２方向Ｗ１外側のうち同じ側に偏って設けられている。言い換えれば、第３の電極パッド１１ｃと第４の電極パッド１１ｄとは、中心線ＷＣよりも第２の側面１７に近い側に配置されている。

第１〜第４の電極パッド１１ａ〜１１ｄを区別することなく用いる場合は、「電極パッド１１」を用いる。

第１と第４の電極パッド１１ａ，１１ｄは、センサ素子１０のガス検出部１０ａと電気的に接続され、ガス検出部１０ａからの出力信号を出力するために用いられる。第２と第３の電極パッド１１ｂ，１１ｃは、センサ素子１０のヒータ部と電気的に接続され、ヒータ部に外部からの電力を供給するために用いられる。図２〜図４に示すように、電極パッド１１は軸線方向Ｄ１に長い矩形状であり、所定の厚みを有する。電極パッドは、例えば２０μｍ〜４０μｍの厚みを有する。電極パッド１１は、例えば、Ｐｔを主成分とする焼結体である。

図５は、端子金具２１の斜視図である。本実施形態では、後述するようにガスセンサ２００は４本の端子金具２１ａ、２１ｂ、２１ｃ，２１ｄを有するが、区別することなく用いる場合は「端子金具２１」を用いる。４本の端子金具２１ａ〜２１ｄはいずれも同一形状である。

図５に示すように、端子金具２１は、本体部２１０と、接触部２２０と、圧着部２３０と、抜け止め部２１７とを備える。本体部２１０、接触部２２０、圧着部２３０、抜け止め部２１７はそれぞれ略板状である。本体部２１０は、軸線方向Ｄ１に延びる。接触部２２０は、本体部２１０の先端部２１５から後端側Ｄ１ｂに向かって折り返されている。圧着部２３０は、本体部２１０の後端に接続されている。抜け止め部２１７は、本体部２１０のうち軸線方向Ｄ１の中央部分の両端から接触部２２０側に延びる。

圧着部２３０は、リード線１４６（図１）を挿入して圧着される。これにより、リード線１４６と端子金具２１とが電気的に接続される。接触部２２０は先端部２１５を支点とした弾性変形によって変位できる。接触部２２０がガスセンサ２００に組み付けられ、センサ素子１０が接触部２２０に接触した状態では、本体部２１０に近づく方向に変位している。これにより、接触部２２０（詳細には接触部２２０の表面２２１）は、対応する電極パッド１１を押圧した状態で弾性接触する。

端子金具２１は、例えば、１枚の金属板（例えば、インコネル（登録商標））を打ち抜いた後、圧着部２３０、接触部２２０及び抜け止め部２１７を折り曲げることで製造される。なお、接触部２２０は、接触部２２０の表面２２１に金属製の突起部を有していても良い。この場合、突起部が電極パッド１１に接触する。

なお、第１の電極パッド１１ａと接触する接触部２２０を第１の接触部２２０ａとも呼び、第２の電極パッド１１ｂと接触する接触部２２０を第２の接触部２２０ｂとも呼び、第３の電極パッド１１ｃと接触する接触部２２０を第３の接触部２２０ｃとも呼び、第４の電極パッド１１ｄと接触する接触部２２０を第４の接触部２２０ｄとも呼ぶ。

図６は、セパレータ１６０の斜視図である。図７は、端子金具２１が組み付けられたセパレータ１６０の斜視図である。図８は、端子金具２１とセンサ素子１０とが組み付けられたセパレータ１６０を先端側Ｄ１ａから見たときの図である。

図６に示すように、セパレータ１６０の挿通孔１６８は、第１〜第４の端子収容穴１６２ａ〜１６２ｄを有する。図７に示すように、第１〜第４の端子収容穴１６２ａ〜１６２ｄにはそれぞれ、対応する端子金具２１が配置される。ここで、第１〜第４の端子収容穴１６２〜１６２ｄを総称して用いる場合は、「端子収容穴１６２」を用いる。図７に示すように、第１の端子金具２１ａと第２の端子金具２１ｂは対向するように配置され、第３の端子金具２１ｃと第４の端子金具２１ｄとは対向するように配置される。

図６に示すように、セパレータ１６０は、第１の隔壁１６５ａと第２の隔壁１６５ｂとを有する。第１の隔壁１６５ａは、第１と第４の端子収容穴１６２ａ，１６２ｄの間に配置されている。第２の隔壁１６５ｂは、第２と第３の端子収容穴１６２ｂ，１６２ｃの間に配置されている。第１と第２の隔壁１６５ａ，１６５ｂは、セパレータ１６０の周囲を形成する周囲壁１６４から内方に突出する。ここで、第１と第２の隔壁１６５ａ，１６５ｂを総称して用いる場合は、「隔壁１６５」を用いる。図７に示すように、隔壁１６５は、第２方向Ｗ１に隣り合う２つの端子金具２１の間に位置することで、２つの端子金具２１の接触を防止する。端子収容穴１６２に端子金具２１が挿入されると、抜け止め部２１７が端子収容穴１６２を区画形成する挿通孔１６８の内面に当接する（図１参照）。これにより、端子金具２１が挿通孔１６８から抜け出ることが防止される。

図７に示すように、セパレータ１６０に端子金具２１を収容した後に、電極パッド１１が接触部２２０と接触するようにセンサ素子１０の後端部１０ｂをセパレータ１６０の先端側開口から挿通孔１６８に挿入する。これにより、図８に示すように、接触部２２０が本体部２１０（図５）に近づくように変位することで、接触部２２０が電極パッド１１に弾性接触する。図８に示すように、ガスセンサ２００を軸線方向Ｄ１の先端側Ｄ１ａから見たときに、接触部２２０の表面２２１のうち電極パッド１１と接触する部分が、主面１４，１５に対して所定方向２２０ｔ，２２０ｒに沿うようにセパレータ１６０内に配置されている。所定方向２２０ｔとは、第１方向Ｔ１及び第２方向Ｗ１に交差する方向である。言い換えれば、接触する接触部２２０の表面２２１（突起部が設けられている場合は、突起部が設けられた表面部分）が所定方向２２０ｔ、２２０ｒに沿って延びる。

図９は、ガスセンサ２００を所定の断面で見たときの図である。所定の断面とは、軸線方向Ｄ１と直交し、第１の電極パッド１１ａと第１の接触部２２０ａとが接触する接点１８０を含む断面である。図９を用いて、接触部２２０と電極パッド１１の詳細について説明する。

図９に示すように、ガスセンサ２００の所定の断面を見たときに、第１の接触部２２０ａ及び第３の接触部２２０ｃは、第１方向Ｔ１及び第２方向Ｗ１に交差する方向２２０ｔに沿って配置されている。また、ガスセンサ２００の所定の断面を見たときに、第２の接触部２２０ｂ及び第４の接触部２２０ｄは、第１方向Ｔ１及び第２方向Ｗ１に交差する方向２２０ｒに沿って配置されている。第１の接触部２２０ａと第４の接触部２２０ｄとは、互いの表面２２１が向かい合うようにして、センサ素子１０の第１の主面１４に対し傾斜する。また、第２の接触部２２０ｂと第３の接触部２２０ｃとは、互いの表面２２１が向かい合うようにして、センサ素子１０の第２の主面１５に対し傾斜する。

接触部２２０のうち、第２方向Ｗ１について最も外側に位置する部分を両端部２２４，２２５とする。両端部２２４，２２５のうち、センサ素子１０の第２方向Ｗ１外側を第１端部２２４とし、センサ素子１０の第２方向Ｗ１内側を第２端部２２５とする。第１実施形態の場合、全ての接触部２２０は、第１端部２２４よりも第２端部２２５の方が第１の主面１４及び第２の主面１５に対して遠くなるように表面２２１が傾斜している。

また、接触部２２０は、電極パッド１１のうち、第１方向Ｔ１外側と第２方向Ｗ１外側に位置する角部２７０と接触している。また、電極パッド１１は、接触する接触部２２０に対して両端部２２４，２２５の間の範囲ＲＰ内に位置している。

また、図９に示すように、ガスセンサ２００の所定の断面を見たときに、第１の電極パッド１１ａと第１の接触部２２０ａとの接点１８０は、所定方向２２０ｔにおける第１の接触部２２０ａの中心２２０ａｐを通り、且つ、第１の接触部２２０ａの板厚方向Ｖに延びる中心線２１Ｔよりも、第２方向Ｗ１外側に位置する。なお、説明は省略するが、第２の電極パッド１１ｂと第２の接触部２２０ｂとの接点１８０、第３の電極パッド１１ｃと第３の接触部２２０ｃとの接点１８０、及び、第４の電極パッド１１ｄと第４の接触部２２０ｄとの接点１８０についても、同様に中心線よりも、第２方向Ｗ１外側に位置する。また、ガスセンサ２００の所定の断面を見たときに、第１と第４の接触部２２０ａ，２２０ｄは、センサ素子１０の第１の主面１４よりも第１方向Ｔ１外側に位置する。また、ガスセンサ２００の所定の断面を見たときに、第２と第３の接触部２２０ｂ，２２０ｃは、センサ素子１０の第２の主面１５よりも第１方向Ｔ１外側に位置する。

Ａ−２．効果：
図１０は、参考例のガスセンサ２００ｐを説明するための図である。図１１は、本実施形態のガスセンサ２００を説明するための図である。図１０及び図１１は、ガスセンサ２０ｐ，２００のセパレータ１６０ｐ，１６０，センサ素子１０ｐ，１０，端子金具２１ｐ，２１を先端側Ｄ１ａから見たときの図である。図１０及び図１１を用いて本実施形態のガスセンサ２００の効果の一部について説明する。

参考例のガスセンサ２００ｐは、従来のガスセンサと同様の構成である。すなわち、接触部２２０ｐが傾斜することなく、電極パッド１１ｐが配置されたセンサ素子１０ｐの主面と平行に配置されている。すなわち、接触部２２０ｐが電極パッド１１ｐの表面と接触している。ガスセンサ２００ｐは、構成部材（例えば、センサ素子１０ｐや端子金具２１ｐ）の寸法のばらつきの発生や、構成部材を組み付ける際に生じ得る位置ズレや、振動等の外力によって、センサ素子１０ｐと端子金具２１ｐとの相対的な位置がズレる場合がある。例えば、端子金具２１ｐやセンサ素子１０ｐが第２方向Ｗ１に動いたり、センサ素子１０ｐが矢印ＲＴに示す方向に回転したりする。この場合において、端子金具２１ｐの接触部２２０ｐと、電極パッド１１ｐとが非接触状態にならないように、センサ素子１０ｐと端子金具２１ｐとの相対的な位置ズレを考慮して電極パッド１１ｐを配置する必要がある。よって、電極パッド１１を第２方向Ｗ１に長く配置する必要があり、電極パッド１１の使用量が増大する。

一方、本実施形態のガスセンサ２００は、図１１に示すように、電極パッド１１が配置されたセンサ素子１０の主面に対して傾斜して接触部２２０が配置されることで、接触部２２０が電極パッド１１の角部２７０と接触している。これにより、センサ素子１０と端子金具２１との相対的な位置ズレが発生しても、接触部２２０が電極パッド１１の角部２７０と常に接触する。よって、電極パッド１１の使用量を低減でき、ガスセンサ２００の製造コストを低減できる。また、接触部２２０が電極パッド１１の角部２７０と接触するため、端子金具２１が電極パッド１１に加える接圧を向上でき、両部材２２０，１１の接触を良好に維持できる。

角部２７０は、電極パッド１１のうち第１方向Ｔ１外側と第２方向Ｗ１外側に位置する角部である。ここで、電極パッド１１を、主面１４，１５のうち、側面１６，１７側の端部に配置（第１の実施形態は、側面１６，１７側に設けられた面取り部１１２に隣接するように配置）することが好ましい（図３）。こうすることで、主面１４，１５上に複数の電極パッド１１を第２方向Ｗ１に並んで配置する場合でも、センサ素子１０の小型化を図りつつ、同一主面１４，１５上の複数の電極パッド１１間の距離を長くできる。

また、図９に示すように、本実施形態のガスセンサ２００は、所定の断面を見たときに、電極パッド１１が両端部２２４，２２５の範囲ＲＰ内に位置する。これにより、電極パッド１１が範囲ＲＰ内に配置されているため、電極パッド１１の使用量を更に低減できる。また、図９に示すように、所定の断面を見たときに、接点１８０は、中心線２１Ｔよりも第２方向Ｗ１外側に位置している。これにより、中心線２１Ｔよりも第２方向Ｗ１方向外側に位置する接触部２２０の長さを短くできることから、センサ素子１０を挟んで対向する２つの端子金具２１（例えば、第１と第２の端子金具２１ａ，２１ｂ）とが接触する可能性を低減できる。

また、図９に示すように、所定の断面を見たときに、接触部２２０は、接触する電極パッド１１が配置されたセンサ素子１０の主面１４，１５よりも第１方向Ｔ１外側に位置している。これにより、センサ素子１０を挟んで対向する２つの端子金具２１（例えば、第１と第２の端子金具２１ａ，２１ｂ）との第１方向Ｔ１の距離を長くできる。よって、センサ素子１０を挟んで対向する２つの端子金具２１が接触する可能性を更に低減できる。

また、図８に示すように、接触部２２０の表面２２１のうち電極パッド１１と接触する部分が、主面１４，１５に対して所定方向２２０ｔ，２２０ｒに沿うようにセパレータ１６０内に配置されている。これにより、第２方向Ｗ１に隣り合う端子金具２１の距離を長くできることから、隔壁１６５の第２方向Ｗ１の長さを大きくできる。よって、第２方向Ｗ１に隣り合う端子金具２１が接触する可能性を低減できる。

Ｂ．第２実施形態：
図１２は、第２実施形態のガスセンサ２００ａについて説明するための第１の図である。図１３は、第２実施形態のガスセンサ２００ａについて説明するための第２の図である。図１４は、第２実施形態のガスセンサ２００ａについて説明するための第３の図である。ここで、図１２は、センサ素子１０Ａの後端側Ｄ１ｂを示している。また、図１３は、第１実施形態の図８に相当する図である。また、図１４は、第１実施形態の図９に相当する図である。第２実施形態のガスセンサ２００ａと第１実施形態のガスセンサ２００との異なる点は、センサ素子１０Ａが面取り部１１２（図３）を有さない点と、電極パッド１１が配置された面と、端子金具２１の接触部２２０の配置位置と、端子金具２１の接触部２２０の配置位置によるセパレータ１６０ａの挿通孔１６８ａの形状である。その他の構成については第１実施形態の同様であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。

図１２及び図１４に示すように、第１と第４の電極パッド１１ａ，１１ｄは第１の主面１４ａに配置され、第２と第３の電極パッド１１ｂ，１１ｃは第２の主面１５ａに配置されている。ここで、第１の主面１４ａが第１実施形態の第１の側面１６に相当し、第２の主面１５ａが第１実施形態の第２の側面１７に相当する。また、第１の側面１６ａが第１実施形態の第１の主面１４に相当し、第２の側面１７ａが第１実施形態の第２の主面１５に相当する。すなわち、第２実施形態では、第１〜第４の電極パッド１１ａ〜１１ｄが、センサ素子１０Ａの軸線方向Ｄ１に沿って延びる４つの面１４ａ〜１７ａのうち、面積が小さい面１４ａ，１５ａに配置されている。

図１４に示すように、第１の電極パッド１１ａと第４の電極パッド１１ｄとは、第１の主面１４ａ上において中心線ＷＣを挟んで第２方向Ｗ１に並んで配置され、第２の電極パッド１１ｂと第３の電極パッド１１ｃとは、第２の主面１５ａ上において中心線ＷＣを挟んで第２方向Ｗ１に並んで配置されている。また、第１の電極パッド１１ａは、第１の主面１４ａのうち第１の側面１６ａ側の側辺に接触するように配置され、第４の電極パッド１１ｄは、第１の主面１４ａのうち第２の側面１７ａ側の側辺に接触するように配置されている。また、第２の電極パッド１１ｂは、第２の主面１５ａのうち第１の側面１６ａ側の側辺に接触するように配置され、第３の電極パッド１１ｃは、第２の主面１５ａのうち第２の側面１７ａ側の側辺に接触するように配置されている。

図１３に示すように、セパレータ１６０ａの挿通孔１６８ａには、それぞれ、対応する端子金具２１が配置される。ここで、図１３に示すように、第１の端子金具２１ａ（具体的には、接触部２２０ａ）と第２の端子金具２１ｂ（具体的には、接触部２２０ｂ）は対向するように配置され、第３の端子金具２１ｃ（具体的には、接触部２２０ｃ）と第４の端子金具２１ｄ（具体的には、接触部２２０ｄ）とは対向するように配置される。

図１４に示すように、所定の断面を見たときに、第１〜第４の接触部２２０ａ〜２２０ｄは、第１方向Ｔ１及び第２方向Ｗ１に交差する方向２２０ｔａ、２２０ｒａに沿うように配置されている。また、接触部２２０は、電極パッド１１のうち、第１方向Ｔ１外側と第２方向Ｗ１外側に位置する角部２７０と接触している。

図１４に示すように、第１の接触部２２０ａと第４の接触部２２０ｄとは、互いの表面２２１が向かい合うようにして、センサ素子１０Ａの第１の主面１４ａに対して傾斜する。また、第２の接触部２２０ｂと第３の接触部２２０ｃとは、互いに表面２２１が向かい合うようにして、センサ素子１０Ａの第２の主面１５ａに対して傾斜する。

接触部２２０のうち、第２方向Ｗ１について最も外側に位置する部分を両端部２２４，２２５とする。両端部２２４，２２５のうち、センサ素子１０の第２方向Ｗ１外側を第１端部２２４とし、センサ素子１０の第２方向Ｗ１の内側を第２端部２２５とする。第１実施形態の場合、全ての接触部２２０は、第１端部２２４よりも第２端部２２５の方が第１の主面１４ａ及び第２の主面１５ａに対して遠くなるように表面２２１が傾斜している。

また、接触部２２０は、電極パッド１１のうち、第１方向Ｔ１外側と第２方向Ｗ１外側に位置する角部２７０と接触している。また、電極パッド１１は、接触する接触部２２０に対して両端部２２４，２２５の間の範囲ＲＰａ内に位置している。

また、図１４に示すように、ガスセンサ２００ａの所定の断面を見たときに、第１の電極パッド１１ａと第１の接触部２２０ａとの接点１８０は、所定方向２２０ｔａにおける第１接触部２２０ａの中心２２０ａｒを通り、且つ、第１接触部２２０ａの板厚方向Ｖに延びる中心線２１Ｔａよりも、第２方向Ｗ１外側に位置する。なお、説明は省略するが、第２の電極パッド１１ｂと第２の接触部２２０ｂとの接点１８０、第３の電極パッド１１ｃと第３の接触部２２０ｃとの接点１８０、及び、第４の電極パッド１１ｄと第４の接触部２２０ｄとの接点１８０についても、同様に中心線よりも、第２方向Ｗ１外側に位置する。また、ガスセンサ２００の所定の断面を見たときに、第１と第４の接触部２２０ａ，２２０ｄは、センサ素子１０Ａの第１の主面１４ａよりも第１方向Ｔ１外側に位置する。また、ガスセンサ２００ａの所定の断面を見たときに、第２と第３の接触部２２０ｂ，２２０ｃは、センサ素子１０Ａの第２の主面１５ａよりも第１方向Ｔ１外側に位置する。

上記第２実施形態のガスセンサ２００ａによれば、電極パッドが配置されたセンサ素子１０Ａの主面に対して傾斜して接触部２２０が配置されることで、接触部２２０が電極パッド１１の角部２７０と接触している。これにより、第１実施形態と同様に、センサ素子１０Ａと端子金具２１との相対的な位置ズレが発生しても、接触部２２０が電極パッド１１の角部２７０と常に接触する。よって、電極パッド１１の使用量を低減でき、ガスセンサ２００ａの製造コストを低減できる。

また、図１４に示すように、第２の実施形態のガスセンサ２００ａは、所定の断面を見たときに、電極パッド１１が両端部２２４，２２５の範囲ＲＰａ内に位置する。これにより、電極パッド１１が範囲ＲＰａ内に配置されているため、電極パッド１１の使用量を更に低減できる。また、図１４に示すように、所定の断面を見たときに、接点１８０は、中心線２１Ｔａよりも第２方向Ｗ１外側に位置している。これにより、中心線２１Ｔａよりも第２方向Ｗ１外側に位置する接触部２２０の長さを短くできることから、センサ素子１０Ａを挟んで対向する２つの端子金具２１（例えば、第１と第２の端子金具２１ａ，２１ｂ）とが接触する可能性を低減できる。

また、図１４に示すように、所定の断面を見たときに、接触部２２０は、接触する電極パッド１１が配置されたセンサ素子１０Ａの主面１４ａ，１５ａよりも第１方向Ｔ１外側外側に位置している。これにより、センサ素子１０Ａを挟んで対向する２つの端子金具２１（例えば、第１と第２の端子金具２１ａ，２１ｂ）間の第１方向Ｔ１の距離を長くできる。よって、センサ素子１０Ａを挟んで対向する２つの端子金具２１が接触する可能性を更に低減できる。

Ｃ．変形例：
Ｃ−１．第１変形例：
図１５は、第１変形例について説明するための図である。図１５は、図９に相当する断面である。第１変形例のガスセンサ２００ｂと第１実施形態のガスセンサ２００との異なる点は、電極パッド１１の配置である。その他の構成（例えば、端子金具２１やセパレータ１６０）については第１実施形態と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。

上記実施形態では、電極パッド１１は、センサ素子１０，１０Ａの１つの面上に配置されていたが、図１５に示すように２つの面に跨って配置されていても良い。第１変形例のガスセンサ２００ｂでは、第１の電極パッド１１ａが第１の主面１４と第１の側面１６に跨って配置され、第２の電極パッド１１ｂが第２の主面１５と第１の側面１６に跨って配置され、第３の電極パッド１１ｃが第２の主面１５と第２の側面１７に跨って配置され、第４の電極パッド１１ｂが第１の主面１４と第２の側面１７に跨って配置されている。また、ガスセンサ２００ｂは、上記実施形態と同様に、接触部２２０は、電極パッド１１のうち、第１方向Ｔ１外側と第２方向Ｗ１外側に位置する角部２７０と接触している。

このようにしても上記第１及び第２実施形態と同様に、センサ素子１０と端子金具２１との相対的な位置ズレが発生しても、接触部２２０が電極パッド１１の角部２７０と常に接触する。よって、電極パッド１１の使用量を低減でき、ガスセンサ２００ｂの製造コストを低減できる。

Ｃ−２．第２変形例：
上記実施形態では、所定の断面を見たときに、角部２７０は直角の角度を形成していたが、これに限定されるものではない。例えば、角部２７０にＲが形成されていたり、面取りされていても良い。すなわち、角部２７０は、概ね直角の角度を形成していれば良い。

Ｃ−３．第３変形例：
上記実施形態では、第１〜第４の接触部２２０ａ〜２２０ｄが、対応する電極パッド１１ａ〜１１ｄの角部２７０と接触していたが、少なくとも第１の接触部２２０ａが第１の電極パッド１１ａの角部２７０と接触していれば良い。このようにしても、第１の電極パッド１１ａについては、電極パッドの使用量を低減できる。

Ｃ−４．第４変形例：
上記実施形態では、センサ素子１０，１０Ａに４つの電極パッド１１ａ〜１１ｄが配置されていたが、配置される電極パッドの個数は上記に限定されてない。例えば、電極パッドは５つ配置されていても良い。例えば、第１実施形態のガスセンサ２００において、５つの電極パッドをセンサ素子１０上に配置する場合、３つの電極パッドを第１の主面１４上に第２方向Ｗ１方向に並んで配置し、２つの電極パッドを第２の主面１５上に第２方向Ｗ１に並んで配置すれば良い。

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、省略することが可能である。

１０，１０Ａ，１０ｐ…センサ素子
１０ａ…先端部（ガス検出部）
１０ｂ…後端部
１１…電極パッド
１１ａ…第１の電極パッド
１１ｂ…第２の電極パッド
１１ｃ…第３の電極パッド
１１ｄ…第４の電極パッド
１４，１４ａ…第１の主面
１５，１５ａ…第２の主面
１６，１６ａ…第１の側面
１７，１７ａ…第２の側面
２０…多孔質保護層
２１…端子金具
２１Ｔ，２１Ｔａ…中心線
２１ａ…第１の端子金具
２１ｂ…第２の端子金具
２１ｃ…第３の端子金具
２１ｄ…第４の端子金具
２１ｐ…端子金具
１０６…セラミックスリーブ
１１２…面取り部
１３８…主体金具
１３９…ねじ部
１４０…後端部
１４２…外部プロテクタ
１４３…内部プロテクタ
１４４…外筒
１４６…リード線
１５１…セラミックホルダ
１５２…棚部
１５３…滑石リング（粉末充填層）
１５４…貫通孔
１５７…パッキン
１５８…金属ホルダ
１６０，１６０ｐ…セパレータ
１６５…隔壁
１６５ａ…第１の隔壁
１６５ｂ…第２の隔壁
１６７…鍔部
１６８，１６８ａ…挿通孔
１６９…保持部材
１７０…グロメット
１７０ｈ…貫通孔
１７２…フィルタ金具
１８０…接点
２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｐ…ガスセンサ
２１０…本体部
２１５…先端部
２１７…抜け止め部
２２０…接触部
２２０ａ…第１の接触部
２２０ｂ…第２の接触部
２２０ｃ…第３の接触部
２２０ｄ…第４の接触部
２２０ｐ…接触部
２２０ａｐ，２２０ａｒ…中心
２２４，２２５…端部
２３０…圧着部
２７０…角部
Ｖ…板厚方向
Ｗ１…第２方向
Ｃ１…軸線
Ｄ１…軸線方向
Ｔ１…第１方向
ＷＣ…中心線
ＲＰ，ＲＰａ…範囲
Ｄ１ａ…先端側
Ｄ１ｂ…後端側

Claims (4)

1. 軸線方向に延びる板状のセンサ素子であり、前記軸線方向に延びると共に、互いに対向する第１の主面及び第２の主面と、前記軸線方向に延びると共に、互いに対向する第１の側面及び第２の側面と、前記第１の主面に配置された第１の電極パッドと、を有するセンサ素子と、
   前記第１の電極パッドと接触する板状の第１の接触部を有する第１の端子金具と、を備えるセンサであって、
   前記第１の主面と前記第２の主面とは、前記軸線方向と直交する第１方向について互いに対向し、
   前記第１の側面と前記第２の側面とは、前記第１方向及び前記軸線方向と直交する第２方向について互いに対向し、
   前記軸線方向に直交し、前記第１の電極パッドと前記第１の接触部とが接触する接点を含む断面を見たときに、前記第１の接触部は、前記第１方向及び前記第２方向に交差する方向に沿って配置され、且つ、前記第１の電極パッドのうち、前記センサ素子の中心に対して、前記第１方向外側及び前記第２方向外側に位置する角部と接触している、ことを特徴とするセンサ。
2. 請求項１に記載のセンサであって、
   前記断面において、
   前記第１の電極パッドは、前記第２方向について、前記第１の接触部の両端部の間の範囲内に位置している、ことを特徴とするセンサ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のセンサであって、さらに、
   前記第２の主面に位置する第２の電極パッドと、
   前記第２の電極パッドと接触する板状の第２の接触部を有する第２の端子金具と、を備え、
   前記第１の電極パッド及び前記第２の電極パッドは、前記センサ素子の前記中心よりも前記第２方向外側のうち同じ側に偏って設けられており、
   前記断面を見たとき、
   前記接点は、前記第１の接触部の中心を通り、且つ前記第１の接触部の板厚方向に延びる中心線よりも、前記第２方向外側に位置する、ことを特徴とするセンサ。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のセンサであって、
   前記断面を見たとき、前記第１の接触部は前記センサ素子の前記第１の主面よりも前記第１方向外側に位置する、ことを特徴とするセンサ。

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