JP2000241379A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミックセパレータをケーシング内にて
安定的に保持しつつ、センサ全体の構造の簡素化・コン
パクト化および組立工数の削減を図ることができるセン
サ構造を提供する。 【解決手段】セラミックセパレータ１８の外周面には外
向きに突出するセパレータ側支持部７３が形成される一
方、カバー部材１６の内面にはセパレータ側支持部７３
と係合する突出部６０Ａが形成されている。これによ
り、セラミックセパレータ１８をがたつきなく安定に保
持できるとともに、従来必要であった、セパレータ側支
持部７３とカバー部材１６の内面との間のゴムリング又
は波型座金（ばね座金）を廃止できる。センサの部品点
数削減に伴う構造の簡素化・コンパクト化が図れ、組立
工数削減によるコストダウンにも寄与することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、酸素センサ、Ｈ
Ｃセンサ、ＮＯｘセンサなど、測定対象となるガス中の
被検出成分を検出するためのガスセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、上述のようなガスセンサとし
て、被検出成分を検出する検出部が先端に形成された棒
状ないし筒状の検出素子を、金属製のケーシングの内側
に配置した構造のものが知られている。例えば酸素セン
サの場合、ジルコニア等の固体電解質セラミックで構成
された軸状の酸素検出素子を、先端の検出部が突出した
形でケーシング内に配し、検出部が被測定ガスに触れる
に伴い素子に発生するセンサ出力をリード線を介して外
部に取り出す。

【０００３】ところで、従来の酸素センサにおいては、
例えば外周面にフランジ部を設けたセラミックセパレー
タをケーシング内に挿入し、さらにその外側を筒状のカ
バー部材で被うようにした構造のものが多い。この場
合、例えばカバー部材に段付き部などの支持部を設け、
セパレータのフランジ部とカバー部材段付き部の内面と
の間、または、セパレータのフランジ部とケーシングと
の間に、ゴムリングまたは波型座金（ばね座金）を介装
し、カバー部材をケーシングに対して軸方向に押し付け
ることにより、セパレータのフランジ部をケーシング端
面とカバー部材の支持部との間で挾圧し、その状態でカ
バー部材をケーシングに対してかしめることにより固定
がなされる。このとき、波型座金は、その弾性力により
セラミックセパレータをカバー部材とケーシングの間に
挾圧保持力を生じさせて、セパレータのケーシング内で
のがたつきを防止する役割を果たす。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年は自動車産業の隆
盛に伴い酸素センサに対する需要も増え、かつ価格低下
やコンパクト化に対する要望も年々強まりつつある。酸
素センサは、自動車用電装部品の中でも部品点数が多
く、センサ構造の見直しにより部品点数の削減、センサ
の小型化、ひいては組立工数の削減が要求されている。
しかし一方では、小型化により容積率が増大し測定に必
要な酸素（大気）の取り入れのための通気路の確保にも
困難を来すなどの別の問題も発生している。

【０００５】本発明の課題は、セラミックセパレータを
ケーシング内にて安定的に保持しつつ、センサ全体の構
造の簡素化・コンパクト化および組立工数の削減を図る
ことができるガスセンサ構造を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために、本発明のガスセンサは、軸状の検出
素子と、その検出素子の先端に形成された検出部を突出
させた状態で、該検出素子を収容する筒状のケーシング
と、そのケーシングに対し同軸的に設けられるととも
に、該ケーシングの後端部に形成されたケーシング側支
持部において直接または他部材を介して間接的に支持さ
れるセラミックセパレータと、前記ケーシングと同軸的
に配置され、前記セラミックセパレータを外側から覆っ
た状態で前記ケーシングに対し後方側から連結されるカ
バー部材とを備え、前記セラミックセパレータの外周面
には外向きに突出するセパレータ側支持部が形成される
一方、前記カバー部材の内面には、前記セパレータ側支
持部に対し前記セラミックセパレータの軸線方向におい
て後方側から当接する突出部が形成されていることを特
徴とする。

【０００７】上記本発明によれば、カバー部材の内面に
形成された突出部を、セパレータ側支持部に対し前記セ
ラミックセパレータの軸線方向において後方側から当接
させ、カバー部材とケーシング側支持部との間において
セパレータ側支持部を挾圧保持するようにした。これに
より、セラミックセパレータをがたつきなく安定に保持
できるとともに、従来必要であった、セパレータ側支持
部とカバー部材の内面との間のゴムリングまたは波型座
金（ばね座金）を廃止できる。その結果、センサの部品
点数削減に伴う構造の簡素化・コンパクト化が図れ、組
立工数削減によるコストダウンにも寄与することができ
る。なお、部品点数削減の観点においては、ケーシング
の後端部に形成されたケーシング側支持部においてセラ
ミックセパレータ（のセパレータ側支持部）を、他部材
を介さず直接支持させる構造がより望ましいといえる。

【０００８】上記の突出部は、カバー部材の段付き部内
面に形成することができる。この構成では、カバー部材
に形成した段付部によりケーシング側支持部をより安定
的に支持でき、加えて段付き部を利用して上記の突出部
を合理的に形成できる。

【０００９】また、上記のガスセンサにおいては、ケー
シング側支持部の押圧によりセパレータ側支持部を介し
て突出部を弾性変形させた状態で、ケーシングとカバー
部材とを固定することができる。突出部の弾性変形によ
りセパレータ側支持部に対する前記した挾圧保持力が高
められ、セラミックセパレータを一層安定的に支持する
ことができるようになる。

【００１０】この場合、突出部のビッカース硬度Ｈｖｓ
を１５０〜３００の範囲にて調整するのがよい。Ｈｖｓ
が１５０未満では突出部に塑性変形が過剰に生じやすく
なり、弾性的な挾圧保持力が十分に確保できなくなる場
合がある。一方、Ｈｖｓが３００を超えると、突出部の
剛性が高くなり過ぎて弾性変形による挾圧保持効果が十
分に達成できなくなる場合がある。また、カバー部材
は、突出部のビッカース硬度をＨｖs、本体部分のビッ
カース硬度をＨｖhとした場合、Ｈｖhは１８０以上とす
るのがよい。Ｈｖhが１８０未満になるとカバー部材の
強度が不足し、センサの耐久性を確保できなくなる場合
がある。また、Ｈｖh−Ｈｖsは５０以上となるように突
出部の硬度を調整するのがよい。Ｈｖh−Ｈｖsが５０未
満になると、突出部の本体部分に対する相対的な変形量
が不足し、所期の効果が十分に達成できなくなる場合が
ある。

【００１１】突出部は複数の突起で構成することがで
き、該突起間に隙間を形成することができる。この隙間
は、例えば基準ガス（例えば大気）の通気路として使用
できる。これにより、センサの構造の簡素化・コンパク
ト化および組立工数の削減を図りつつ、測定に必要な基
準ガス取り入れのための通気路の確保も可能となる。

【００１２】上記本発明のガスセンサにおいてカバー部
材は、ケーシングの後方側においてこれと一体的に設け
られ、ケーシング内に外気を導くための第一気体導入孔
が形成された第一フィルタ保持部と、その第一フィルタ
保持部の内側又は外側に設けられ、ケーシング内に外気
を導くための第二気体導入孔が形成された第二フィルタ
保持部と、それら第一及び第二フィルタ保持部の間にお
いて第一及び第二気体導入孔を塞ぐ形態で配置され、液
体の透過は阻止し気体の透過は許容するフィルタとを備
えたフィルタアセンブリとして構成できる。この場合、
第一フィルタ保持部が、ケーシングとは別体の筒状体と
して該ケーシングに対し後方側から連結される。

【００１３】このような構造のガスセンサは、以下のよ
うな方法にて製造できる。まず、ケーシングに組付ける
前の状態で、第一フィルタ保持部の外側にフィルタ及び
第二フィルタ保持部をこの順序で配置し、その状態で加
締部を形成することにより、第二フィルタ保持部及びフ
ィルタを第一フィルタ保持部に組み付けてフィルタアセ
ンブリとなす。このフィルタアセンブリをカバー部材と
してケーシングに取り付ける。

【００１４】上記のセンサ構成の要旨は、フィルタを含
む気通構造部をフィルタアセンブリとしてケーシングと
は独立に構成し、これをケーシングに連結・一体化した
構成を有する点にある。これにより、その製法上、次の
ような効果が達成される。 フィルタアセンブリの組立てを、酸素検知素子などの
ケーシング内への組付けとは独立に行うことができるの
で、例えば検知素子のリード線が邪魔になったりせず、
組立作業を極めて能率的に行うことができる。 ケーシング内への部品の組付けと、フィルタアセンブ
リの組立てとを並行して行えるので、生産性が飛躍的に
向上する。また、フィルタの組付け不良などが生じて
も、フィルタアセンブリの段階で不良が発見できれば、
センサ完成品に該不良の影響は及ばず、部品等の無駄等
が生じにくい。

【００１５】上記構成では、セラミックセパレータに
は、本体部の軸方向中間位置において外周面から突出す
るフランジ状のセパレータ側支持部を形成できる。この
場合、本体部は、セパレータ側支持部よりも軸方向前方
側に位置する部分をケーシングの後端部内側に入り込ま
せた状態で、該セパレータ側支持部においてケーシング
の後端面に対し直接又は他部材を介して間接的に当接す
る一方、軸方向後方側の部分をケーシングの外側に突出
させた状態で配置され、かつその突出部分が、ケーシン
グとは別体の筒状に形成されたフィルタ保持部で覆われ
るものとすることができる。他方、セパレータ側支持部
には、該セパレータ側支持部の外周面をケーシングの開
口内縁よりも内側に引っ込ませることにより、開口の遮
蔽状態を部分的に解消して外気のケーシング内部への流
通を許容する引っ込み流通部を形成できる。フランジ状
のセラミックセパレータに上記のような引っ込み流通部
を形成することで、ケーシング内において、例えば前記
したカバー部材側の突起間隙間、及びセラミックセパレ
ータの上記引っ込み流通部を介して、ケーシング内への
外気の流通をスムーズに行うことができるようになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に示す実施例に基づき説明する。図１は本発明のガスセ
ンサの一実施例たる酸素センサの内部構造を示し、図２
は要部の拡大図である。酸素センサ１は、先端が閉じた
中空軸状の固体電解質部材である酸素検出素子２と、酸
素検出素子２の中空部２ａに挿入された発熱体３とを備
える。酸素検出素子２は、ジルコニア等を主体とする酸
素イオン伝導性固体電解質により中空に形成されてい
る。また、この酸素検出素子２の中間部外側には、絶縁
性セラミックから形成されたインシュレータ６、７及び
タルクから形成されたセラミック粉末８を介して金属製
のケーシング１０が設けられている。なお、以下の説明
において、酸素検出素子２の軸方向先端部に向かう側
（閉じている側）を「前方側」、これと反対方向に向か
う側を「後方側」と称する。

【００１７】ケーシング１０は、酸素センサ１を排気管
等の取付部に取り付けるためのねじ部９ｂを有する主体
金具９、その主体金具９の後方側開口部に内側が連通す
るように結合された主筒１４、主体金具９の前方側開口
部を覆うように取り付けられたプロテクタ１１等を備え
る。本発明の酸素センサ１はねじ部９ｂより前方（図１
の下方）が排気管等のエンジン内に位置し、それより後
方（図１の上方）は外部の大気中に位置して使用され
る。図２に示すように、酸素検出素子２の外面及び中空
部２ａの内面には、そのほぼ全面を覆うように、例えば
ＰｔあるいはＰｔ合金により多孔質に形成された外部電
極層２ｂ及び内部電極層２ｃが設けられている。

【００１８】主体金具９の後方側の開口部には、前述の
主筒１４（ケーシング）が絶縁体６との間にリング１５
を介して加締められ、この主筒１４に筒状のフィルタア
センブリ１６（カバー部材）が外側から嵌合・固定され
ている。このフィルタアセンブリ１６の後端側開口部は
ゴム等で構成されたグロメット１７で封止され、またこ
れに続いてさらに内方にセラミックセパレータ１８が設
けられている。そして、それらセラミックセパレータ１
８及びグロメット１７を貫通するように、酸素検出素子
２用のリード線２０，２１及び発熱体３用のリード線
（図示せず）が配置されている。

【００１９】主体金具９の前方側開口部には筒状のプロ
テクタ装着部９ａが形成され、ここに、酸素検出素子２
の先端側（検出部）を所定の空間を隔てて覆うようにキ
ャップ状のプロテクタ１１が装着されている。プロテク
タ１１には、排気ガスを透過させる複数のガス透過口１
２が貫通形態で形成されている。

【００２０】フィルタアセンブリ１６は、主筒１４（ケ
ーシング１０）に対し後方外側からほぼ同軸的に連結さ
れる筒状形態をなすとともに、壁部に複数の気体導入孔
５２が形成された第一フィルタ保持部５１を備える。そ
して、その第一フィルタ保持部５１の外側には、気体導
入孔５２を塞ぐ筒状のフィルタ５３が配置され、さら
に、そのフィルタ５３の外側には、壁部に１ないし複数
の気体導入孔５５が形成されるとともに、フィルタ５３
を第一フィルタ保持部５１との間で挟み付けて保持する
第二フィルタ保持部５４が配置される。

【００２１】グロメット１７は、第一フィルタ保持部５
１の後方側開口部に対しその内側に弾性的にはめ込ま
れ、各リード線２０，２１等を挿通するためのシール側
リード線挿通孔９１を有するとともに、それらリード線
２０，２１等の外面と第一フィルタ保持部５１の内面と
の間をシールする。

【００２２】セラミックセパレータ１８には、各リード
線２０，２１等を挿通するための複数のセパレータ側リ
ード線挿通孔７２が軸方向に貫通して形成されており、
その軸方向中間位置には、外周面から突出する形態でフ
ランジ状のセパレータ側支持部７３が形成されている。
そして、図２に示すように、セラミックセパレータ１８
は、セパレータ側支持部７３よりも前方側に位置する部
分を主筒１４の後端部内側の主筒孔９０ａに入り込ま
せ、セパレータ側支持部７３の前端面７３ａを主筒１４
の後端面（ケーシング側支持部９０）に当接させること
により、セパレータ側支持部７３よりも後方側に位置す
る部分は主筒１４の外側に突出させた状態で配置され
る。

【００２３】酸素検出素子２用の一方のリード線２０
は、互いに一体に形成されたコネクタ２３ａ、引出し線
部２３ｂ、金具本体部２３ａ及び発熱体把持部２３ｄか
らなる内部電極接続金具２３（第一接続金具）を経て前
述の酸素検出素子２の内部電極層２ｃ（図２）と電気的
に接続されている。一方、他方のリード線２１は、互い
に一体に形成されたコネクタ３３ａ、引出し線部３３ｂ
及び金具本体部３３ｃとを有する外部電極接続金具３３
（第二接続金具）を経て、酸素検出素子２の外部電極層
２ｂ（図２）と電気的に接続されている。酸素検出素子
２は、その内側に配置された発熱体３で加熱することで
活性化される。発熱体３は棒状のセラミックヒータであ
り、抵抗発熱線部（図示せず）を有する発熱部３ａが、
＋極側及び−極側の発熱体端子部３ｂ、３ｂに接続され
るリード線（図示せず）を経て通電されることにより、
酸素検出素子２の先端部（検出部）を加熱する。

【００２４】図３に示すように、内部電極接続金具２３
は、先端側に形成された発熱体把持部２３ｄの内面で発
熱体３の外面を把持するとともに、金具本体部２３ｃの
外面と酸素検出素子２の内面との接触により内部電極接
続金具２３及び発熱体３を軸方向に位置固定する役割を
果たす。また引出し線部２３ｂの一端が金具本体部２３
ｃの周方向の１ケ所に接続する形で一体化され、さらに
その他端にコネクタ２３ａが一体化されている。

【００２５】発熱体把持部２３ｄは、発熱体３の周囲を
包囲するＣ字状の横断面形状を有している。そして、発
熱体３を未挿入の状態では該発熱体３の外径よりは少し
小さい内径を有し、発熱体３の挿入にともない弾性的に
拡径してその摩擦力により発熱体３を把持する。

【００２６】また、金具本体部２３ｃは、左右両側の縁
に鋸刃状の接触部２３ｅがそれぞれ複数形成された板状
部分を円筒状に曲げ加工することにより、発熱体３を包
囲する形態で形成されている（すなわち、発熱体３が挿
通される）。そして、金具本体部２３ｃの外周面及び接
触部２３ｅと酸素検出素子２の中空部２ａの内壁面（内
部電極層２ｃ内面）との間の摩擦力によって内部電極接
続金具２３及び発熱体３を中空部２ａに対し軸線方向に
位置決めする役割を果たすとともに、複数の接触部２３
ｅの各先端部において内部電極層２ｃ内面と接触・導通
するようになっている。

【００２７】一方、外部電極接続金具３３は、円筒状の
金具本体部３３ｃを有するとともに、引出し線部３３ｂ
の一端が金具本体部３３ｃの周方向の１ケ所に接続する
形で一体化され、さらにその他端にコネクタ３３ａが一
体化されている。他方、その中心軸線を挟んで引出し線
部３３ｂの接続点と反対側には、軸線方向のスリット３
３ｅが形成されている。このような金具本体部３３ｃの
内側に、酸素検出素子２の後端部がこれを弾性的に押し
広げる形で内側から挿入されている。具体的には、酸素
検出素子２の外周面後端部には外部側出力取出部として
の導電層２ｆが、周方向に沿って帯状に形成されてい
る。外部電極層２ｂは、例えば無電解メッキ等により、
酸素検出素子２の係合フランジ部２ｓよりも前端側の要
部全面を覆うものとされている。他方、導電層２ｆは、
例えば金属ペーストを用いたパターン形成・焼き付けに
より形成されるもので、同様に形成される軸線方向の接
続パターン層２ｄを介して外部電極層２ｂと電気的に接
続されている。

【００２８】なお、金具本体部３３ｃの酸素検出素子２
挿入側の開口部には、例えばその周方向に沿って外向き
に開く挿入ガイド部３３ｆを形成しておけば、挿入時の
引っ掛かり等が生じにくく、一層スムーズな組付けが可
能となる。また、同様の目的で、酸素検出素子２の開口
部外縁に面取部２ｇを形成することもできる。

【００２９】図４は、フィルタアセンブリ１６の組立状
態を示している。気体導入孔５２及び気体導入孔５５
は、第一フィルタ保持部５１（カバー部材）及び第二フ
ィルタ保持部５４に対し、各軸方向中間部において互い
に対応する位置関係で周方向に沿って所定の間隔で形成
されており、フィルタ５３は、第一フィルタ保持部５１
を周方向に取り囲むように配置されている。なお、フィ
ルタ５３は、例えばポリテトラフルオロエチレンの多孔
質繊維構造体（商品名：例えばゴアテックス（ジャパン
ゴアテックス（株）））等により、水滴等の水を主体と
する液体の透過は阻止し、かつ空気及び／又は水蒸気な
どの気体の透過は許容する撥水性フィルタとして構成さ
れている。なお、第一フィルタ保持部５１及び第二フィ
ルタ保持部５４は、いずれも円筒状の形態を有してい
る。また、第一フィルタ保持部５１の内面側にフィルタ
５３と第二フィルタ保持部５４とを配し、フィルタ５３
を第一フィルタ保持部５１の内面と第二フィルタ保持部
５４の外面との間で挟み付けて保持するようにしてもよ
い。

【００３０】また、第二フィルタ保持部５４には、気体
導入孔５５の列を挟んでその軸方向両側に、フィルタ５
３を介して第二フィルタ保持部５４を第一フィルタ保持
部５１に対して結合する環状のフィルタ加締め部５６，
５７が形成されており、第一フィルタ保持部５１の外面
とフィルタ５３との間には隙間５８が形成されている。
他方、第一フィルタ保持部５１は、自身の軸方向中間部
に形成された段付き部６０により、段付き部６０よりも
軸方向前方側を第一部分６１、同じく軸方向後方側を第
二部分６２として、第二部分６２が第一部分６１よりも
径小となるように構成されており、気体導入孔５２はそ
の第二部分６２の壁部に形成されている。さらに、第二
フィルタ保持部５４の外径は第一フィルタ保持部５１の
第一部分６１の外径よりも小さく形成されている。な
お、第一フィルタ保持部５１の第一部分６１の外周面に
は、防護カバー６４内への気体導入部となる溝部６９が
周方向に沿って所定の間隔で複数形成されている。

【００３１】図２に示すように、第一フィルタ保持部５
１は、セラミックセパレータ１８の後方側突出部分を第
二部分６２の内側まで進入させてこれを覆うとともに、
段付き部６０の内面に設けた複数の突起６０Ａ（突出
部）が、主筒１４とは反対側から（すなわちセパレータ
側支持部７３の後方側から）、セパレータ側支持部７３
に当接するように配置される。他方、第一フィルタ保持
部５１の先端側、すなわち第一部分６１において主筒１
４（ケーシング１０）に対し外側からこれに重なりを生
じるように配置され、その重なり部には、第一フィルタ
保持部５１を主筒１４に対し気密状態となるように連結
するケーシング加締め部７６が形成されている。

【００３２】第二フィルタ保持部５４の外側には、筒状
の防護カバー６４がこれを覆うように設けられている。
この防護カバー６４は、第二フィルタ保持部５４との間
に気体滞留空間６５を生じるように配置されるととも
に、その前方側端縁には全周にわたって外部連通口６８
が設けられており、外部連通口６８から導入された外気
は第一フィルタ保持部５１の第一部分６１の外周面に形
成された溝部６９と保護カバー６４との隙間を通って気
体滞留空間６５に至る。防護カバー６４は、第一フィル
タ保持部５１に対し、前後２カ所の加締め部６６，６７
により接合されている。なお、前方側加締め部６６は溝
部６９に重なり合うこととなるが、加締め力の調整等に
より溝部６９は加締め後も残存する。

【００３３】セラミックセパレータ１８の後端面は、軸
方向において気体導入孔５２よりも後方側に位置すると
ともに、グロメット１７とセラミックセパレータ１８と
の間には所定量の隙間９８が形成されている。また、第
一フィルタ保持部５１の内周面とセラミックセパレータ
１８の外周面との間にも隙間９２が形成されている。そ
して、気体導入孔５２からの気体は隙間９２内に供給さ
れ、さらにセパレータ側リード線挿通孔７２とリード線
との間に形成された隙間Ｋを通ってケーシング１０内に
導かれる。

【００３４】酸素センサ１において、基準ガスとしての
大気は、外部連通口６８→溝部６９→気体滞留空間６５
→気体導入孔５５→フィルタ５３→気体導入孔５２→隙
間９２→隙間９８→隙間Ｋ→中空部２ａ（第一通気路）
を経て酸素検出素子２の内面（内部電極層２ｃ）に導入
される。一方、酸素検出素子２の外面にはプロテクタ１
１のガス透過口１２を介して導入された排気ガスが接触
し、酸素検出素子２には、その内外面の酸素濃度差に応
じて酸素濃淡電池起電力が生じる。そして、この酸素濃
淡電池起電力を、排気ガス中の酸素濃度の検出信号とし
て内外電極層２ｃ，２ｂ（図２）から接続金具２３、３
３及びリード線２０、２１を介して取り出すことによ
り、排気ガス中の酸素濃度を検出できる。

【００３５】図５に示すように、第一フィルタ保持部５
１（カバー部材）の段付き部６０にはその内面から突出
して、周方向に所定の間隔で複数（図では４個）の突起
６０Ａ（突出部）が形成されており、この突起６０Ａが
セパレータ側係合部７３の後端面７３ｂに当接（係合）
して圧縮変形した状態で、主筒１４（ケーシング）と第
一フィルタ保持部５１（カバー部材）とが加締部７６に
より結合されている（図２、４、８参照）。第一フィル
タ保持部５１は、例えばステンレス鋼（例えばＳＵＳ３
０４）により構成でき、各突起６０Ａは、例えばプレス
成形により半球状に形成されている。

【００３６】突起６０Ａのビッカース硬度Ｈｖｓは、例
えば１５０〜３００にて調整される。なお、突起６０Ａ
の局所加熱等により、突起６０Ａを、カバー部材本体部
（この場合、段付き部６０）よりも低硬度に構成するこ
ともできる。こうすれば、突起６０Ａが相対的に圧縮変
形しやすくなり、そのバネ作用による弾性保持効果を一
層有効に引き出すことができる。この場合、本体部のビ
ッカース硬度Ｈｖｈを１８０以上とすれば、硬度差Ｈｖ
ｈ−Ｈｖｓを５０以上とするのが望ましい。※技術的に
やや難しいとのことですので、「‥‥もできる。」とい
うニュアンスにて表現してみました。

【００３７】上記突起６０Ａは適宜間隔（図では９０度
間隔）に設けられ、組み立てたとき、セパレータ側係合
部７３の後端面７３ｂとの間に通気路を形成する。さら
に、セパレータ側係合部７３の外周面には、例えば突起
６０Ａと同数の断面半円形状の切欠７３ｃ（引込み流通
部）が、突起６０Ａとは周方向に適宜角度（図では４５
度）ずらせて設けられているので、突起６０Ａ間の隙間
と連通して一連の通気路を形成する。すなわち、図２に
おいて既述の第一通気路（気体導入孔５２→隙間９２）
から分岐した大気は、突起６０Ａによる隙間→切欠７３
ｃ（隙間Ｋ’）→主筒孔９０ａ→セパレータ側リード線
挿通孔７２→中空部２ａの第二通気路を形成し、センサ
の小型化等で狭くなった第一通気路を補完する。

【００３８】突起６０Ａ・切欠７３ａの個数・大きさは
適宜増減でき、気体の流通を妨げる恐れのない場合は、
両者を周方向に一致させてもよい。また、突起６０Ａの
形状については、図６（ａ）のような扇形状突起６０Ｂ
等に適宜変更できる。切欠７３ｃについても、同（ｂ）
のような円柱状孔７３ｄ等に適宜変更できる。

【００３９】以下、酸素センサ１の製造方法について説
明する。まず、図８（ａ）に示すように、主筒１４内に
予め組み付けておいた酸素検出素子２の中空部２ａ内に
発熱体３を先端側から挿入し、フィルタアセンブリ１６
の第一フィルタ保持部５１を主筒１４に被せ、セラミッ
クセパレータ１８を酸素検出素子２の後端部に向けて軸
線方向に接近させる。これにより、外部電極接続金具３
３の金具本体部３３ｃと、内部電極接続金具２３の金具
本体部２３ｃとが、酸素検出素子２の開口部に位置決め
された形となる。そして、その状態でセラミックセパレ
ータ１８の前端面に、両金具本体部３３ｃ、２３ｃの後
端縁を当接させつつ、セラミックセパレータ１８を酸素
検出素子２に向けて軸線方向にさらに接近させる。

【００４０】これにより、図２に示すように、酸素検出
素子２の後端部が金具本体部３３ｃの内側に相対的に押
し込まれるとともに、金具本体部２３ｃは酸素検出素子
２の内側に押し込まれる。このとき、両金具本体部３３
ｃ，２３ｃの後端縁はセラミックセパレータ１８の前端
面に当接しているので、軸線方向の押込力による引出し
線部３３ｂ，２３ｂの挫屈といった不具合を生じること
なく、スムーズな組立てが可能となっている。

【００４１】そして、図１０（ｂ）において、第一フィ
ルタ保持部５１と主筒１４とを軸線方向に加圧して突起
６０Ａを圧縮変形させ、その状態で第一フィルタ保持部
５１と主筒１４とにケーシング加締部７６を形成して両
者を結合することにより組立てが終了する。この突起７
０Ａの弾性復帰力が、セパレータ側支持部７３の挾圧支
持力として作用し、セラミックセパレータ１８のがたつ
き防止に寄与する。

【００４２】なお、図５あるいは図６のような周方向の
断続的な突起６０Ａあるいは６０Ｂに代え、図７のよう
に、全周突起６０Ｃを形成することもできる。この場
合、セパレータ側支持部７３の後端面７３ｂに、切欠７
３ａに連通する溝７３ｅを設け、この溝７３ｅにおいて
気通を確保するようにしておくとよい。

【００４３】また、突起６０Ａは、例えば突起形成体の
溶接・ろう付け等により、プレス加工以外にの方法で形
成することもできる。また、突起６０Ａは、硬度調整の
ため、通電加熱等により局所的な軟化熱処理を行っても
よい。また、切欠７３ａに代え、例えば第一フィルタ保
持部５１とセパレータ側支持部７３の横断面形状を異な
らせて（例えば前者を円形、後者を矩形）、両者間にで
きる隙間を通気路に利用することもできる。

【００４４】以下、請求項に記載した発明（以下、請求
項発明という：上記、図１〜図８を用いて実施例説明し
たもの）以外の、参考発明について、図９、図１０を参
照して以下に記載する。

【００４５】軸状の検出素子２と、その検出素子２の
先端に形成された検出部を突出させた状態で、該検出素
子２を収容する筒状のケーシング１４と、そのケーシン
グ１４に対し同軸的に設けられるとともに、該ケーシン
グ１４の後端部に形成されたケーシング側支持部９０に
おいて直接または他部材を介して間接的に支持されるセ
ラミックセパレータ１８と、前記ケーシング１４と同軸
的に配置され、前記セラミックセパレータ１８を外側か
ら覆った状態で前記ケーシング１４に対し後方側から連
結されるカバー部材５１とを備え、前記セラミックセパ
レータ１８の外周面には外向きに突出するセパレータ側
支持部７３が形成され、該セパレータ側支持部７３の後
端面７３ｂに前記カバー部材５１の内面に係合する突出
部７３Ａが形成されている。

【００４６】この構成によれば、セパレータ側支持部の
後端面にカバー部材の内面に係合する突出部を形成し
て、カバー部材とケーシング側支持部との間においてセ
パレータ側支持部を挾圧保持するようにした。これによ
り、セラミックセパレータをがたつきなく安定に保持で
きるとともに、従来必要であった、セパレータ側支持部
とカバー部材の内面との間のゴムリングまたは波型座金
（ばね座金）を廃止できる。その結果、センサの部品点
数削減に伴う構造の簡素化・コンパクト化が図れ、組立
工数削減によるコストダウンにも寄与することができ
る。なお、部品点数削減の観点においては、ケーシング
の後端部に形成されたケーシング側支持部においてセラ
ミックセパレータ（のセパレータ側支持部）を、他部材
を介さず直接支持させる構造がより望ましいといえる。

【００４７】上記の参考発明には、以下の要件の少なく
とも１つを付け加えることができる。 前記突出部７３Ａが前記カバー部材５１の段付き部６
０内面に係合している。 前記ケーシング側支持部９０の押圧により前記セパレ
ータ側支持部７３を介して前記突出部７３Ａを弾性変形
させた状態で、前記ケーシング１４と前記カバー部材５
１を固定してある。 前記突出部７３Ａは複数の突起で構成され、該突起間
に隙間が形成されている。 各々の要件付加による作用・効果は、突出部７３Ａに代
えて、図５等に示すカバー部材側の突出部６０Ａを設け
た場合と、ほぼ同様である。

【００４８】図９及び図１０では、セパレータ側係合部
７３の外周面には突起７３Ａと同数の断面半円形状の切
欠７３ｃ（引込み流通部）が、突起７３Ａとは周方向に
適宜角度（図では４５度）ずらせて設けられているの
で、突起７３Ａによる隙間と連通して一連の通気路を形
成する。突出部は、半球状突起７３Ａ、扇形状突起７３
Ｂ、波形状連続突起７３Ｃ等変更が可能である。切欠７
３ｃについても請求項発明と同様の変更が可能である。
なお、請求項発明と共通する部分は、同一の符号を付し
て詳細な説明を省略した。

【００４９】なお、以上説明した本発明（あるいは参考
発明）のセンサの構造は、酸素センサ以外のガスセン
サ、例えばＨＣセンサやＮＯｘセンサなどにも同様に適
用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスセンサの一実施例たる酸素センサ
の縦断面図。

【図２】図１の酸素センサの要部を示す縦断面図。

【図３】セラミックセパレータへの組み付け状態を示す
分解斜視図。

【図４】組立状態のフィルタアセンブリの部分縦断面
図。

【図５】第一フィルタ保持部５１とセラミックフィルタ
１８の分解斜視図。

【図６】図６（ａ）は突出部の他の実施例を示す底面
図、図６（ｂ）は通気路の他の実施例を示す斜視図。

【図７】突出部と通気路のさらに他の実施例を示す斜視
図。

【図８】図１の酸素センサの組立方法の一例を示す工程
説明図。

【図９】参考発明に係る酸素センサの要部を示す縦断面
図。

【図１０】図９のセラミックセパレータの斜視図。

【符号の説明】

１ 酸素センサ（ガスセンサ） ２ 酸素検出素子（検出素子） １０ ケーシング １４ 主筒 １６ フィルタアセンブリ（カバー部材） １８ セラミックセパレータ ５１ 第一フィルタ保持部（カバー部材） ６０ 段付き部 ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ 突起（突出部） ７３ セパレータ側支持部 ７３ｃ、７３ｄ、７３ｅ 通気路 ９０ ケーシング側支持部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸状の検出素子と、 その検出素子の先端に形成された検出部を突出させた状
   態で、該検出素子を収容する筒状のケーシングと、 そのケーシングに対し同軸的に設けられるとともに、該
   ケーシングの後端部に形成されたケーシング側支持部に
   おいて直接または他部材を介して間接的に支持されるセ
   ラミックセパレータと、 前記ケーシングと同軸的に配置され、前記セラミックセ
   パレータを外側から覆った状態で前記ケーシングに対し
   後方側から連結されるカバー部材とを備え、 前記セラミックセパレータの外周面には外向きに突出す
   るセパレータ側支持部が形成される一方、前記カバー部
   材の内面には、前記セパレータ側支持部に対し前記セラ
   ミックセパレータの軸線方向において後方側から当接す
   る突出部が形成されていることを特徴とするガスセン
   サ。
2. 【請求項２】 前記突出部が前記カバー部材の段付き部
   内面に形成されている請求項１記載のガスセンサ。
3. 【請求項３】 前記ケーシング側支持部の押圧により前
   記セパレータ側支持部を介して前記突出部を弾性変形さ
   せた状態で、前記ケーシングと前記カバー部材を固定し
   てある請求項１記載のガスセンサ。
4. 【請求項４】 前記突出部のビッカース硬度Ｈｖｓを１
   ５０〜３００とした請求項３記載のガスセンサ。
5. 【請求項５】 前記突出部は複数の突起で構成され、該
   突起間に隙間が形成されている、請求項１記載のガスセ
   ンサ。