JP7123837B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本明細書によって開示される技術は、ガスセンサに関する。

内燃機関の排気ガス中の特定成分（酸素、ＮＯ_Ｘ等）の濃度を検出するためのガスセンサとして、特開２０１６－９５２２３号公報（下記特許文献１）に記載のガスセンサが知られている。このガスセンサは、軸線方向に延びるガスセンサ素子と、ガスセンサ素子の径方向周囲を取り囲んでガスセンサ素子を保持する主体金具と、外筒に接しつつ外筒の後端部の内側に配置されるグロメットと、を備えている。外筒の外周には筒状の保護部材が取り付けられているため、飛石等が外筒に衝突することを防止できる。
保護部材は、外筒の外周にレーザー溶接等により接続される接続部と、接続部から後端側に延びつつ外筒の外周から離間する主部とを備えている。ガスセンサの熱は、外筒から接続部に伝わり、接続部から主部へ放熱されるため、外筒からグロメットへ伝わる熱を低減してグロメットの熱劣化を防止することができる。

特開２０１６－９５２２３号公報

しかしながら、上記のガスセンサでは放熱部材の最大径寸法が工具係合部の対向する二辺間の対辺寸法より大きいため、ガスセンサ全体が大型化し、内燃機関の他のレイアウトやガスセンサの取り付け易さに与える影響が大きい。

本明細書によって開示されるガスセンサは、軸線方向に延びるガスセンサであって、前記ガスセンサは、被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するガスセンサ素子と、前記ガスセンサ素子を取り囲む多角形の工具係合部を備える筒状の主体金具と、前記主体金具から後方に延びて前記ガスセンサ素子を取り囲み、後端に開口を有する筒状の外筒と、前記開口を塞ぐシール部材と、前記外筒を取り囲む筒状をなし、前記ガスセンサの先端側から前記外筒を経由して前記シール部材に伝わる熱を低減するための放熱部材と、を備え、前記放熱部材の最大径寸法は、前記工具係合部の対向する二辺間の対辺寸法以下である構成とした。

このような構成によると、放熱部材の最大径寸法が工具係合部の対向する二辺間の対辺寸法以下とされているから、ガスセンサ全体を小型化でき、内燃機関の他のレイアウトやガスセンサの取り付け易さに与える影響が小さい。また、ガスセンサ先端からの熱を、放熱部材を通じて外部に放熱できるため、ガスセンサ上部への伝熱を抑制できる。この結果、ガスセンサ上部が熱の影響を受けることを回避でき、例えばシール部材が熱の影響を受けることを回避できる。

本明細書によって開示されるガスセンサは、以下の構成としてもよい。
前記放熱部材は、自身の後端が前記シール部材の先端よりも先端側に配置され、もしくは前記放熱部材と前記シール部材とが前記軸線方向において少なくとも一部重なりつつ、前記放熱部材と前記シール部材とが重なった領域の少なくとも一部において前記放熱部材と前記外筒とが離間している構成としてもよい。
前記放熱部材と前記外筒の軸線方向における単位長さあたりの伝熱抵抗を比較すると、前記外筒の方が大きい構成としてもよい。
前記放熱部材は前記外筒よりも板厚が大きい構成としてもよい。
このようにすると、主体金具から外筒に伝わる熱量よりも主体金具から放熱部材に伝わる熱量を多くできる。

前記主体金具は、前記工具係合部の後端から後方に延びる取付部を備え、前記放熱部材は、前記軸線方向において前記取付部に重なりつつ、直接的に、もしくは前記外筒を介して間接的に前記取付部に固定されている構成としてもよい。
このようにすると、工具係合部の邪魔にならずに熱源に近い部位である、主体金具の取付部に固定することで、より効率的に放熱をさせることができる。

前記放熱部材の先端部と前記外筒の先端部と前記取付部とは、溶接により一体に固定されている構成としてもよい。
このようにすると、取付部と放熱部材の先端部と外筒の先端部とが互いに接触した状態となるため、取付部から放熱部材へ放熱し易い。

本明細書によって開示されるガスセンサによると、ガスセンサ全体を小型化できる。

図１は、実施形態１にかかるガスセンサの内部構造を示した断面図である。 図２は、実施形態２にかかるガスセンサの内部構造を示した断面図である。

＜実施形態１＞
実施形態１を図１の図面を参照しながら説明する。
（ガスセンサの構成）
ガスセンサ１００は、内燃機関の排気管１０に装着される酸素センサである。ガスセンサ１００は、測定ガスである排気ガス中の酸素濃度を、リッチ領域からリーン領域にわたってリニアに検知する、いわゆる全領域空燃比センサである。

図１の軸線ＡＸはガスセンサ１００の仮想中心軸である。ガスセンサ１００は、軸線ＡＸ方向に沿って延伸された形状を有している。ガスセンサ１００は、ガスセンサ素子１２０と、主体金具１１０と、外筒１０３と、放熱部材１０４と、を備える。ガスセンサ素子１２０は、酸素濃度に応じた信号を出力する。

（主体金具の構成）
主体金具１１０は軸線ＡＸ方向に沿った貫通孔Ｈ１を有する筒状の金属部材である。主体金具１１０はガスセンサ素子１２０の径方向外側に配され、かつガスセンサ素子１２０の周囲に配される。主体金具１１０は、ガスセンサ素子１２０を保持する役割と、ガスセンサ１００を排気管１０に対して固定的に取り付ける役割と、を有する。

主体金具１１０は、ねじ部１１０Ａと、ねじ部１１０Ａの後端側（紙面上側）に配された工具係合部１１０Ｂと、ねじ部１１０Ａの先端側（紙面下側）に配されたプロテクタ接続部１１０Ｃと、工具係合部１１０Ｂの後端側に配された取付部１１０Ｄと、を備える。一方、排気管１０は、ガスセンサ１００の取り付けのためのネジ溝２０を備える。ねじ部１１０Ａが排気管１０のネジ溝２０に締結されることにより、ガスセンサ１００が排気管１０に固定される。

工具係合部１１０Ｂは、ガスセンサ１００の後端側から見て正六角形の外周形状を有している。工具係合部１１０Ｂは、ガスセンサ１００の車両への取り付けの際にスパナやソケットレンチ等の工具（図示せず）に係合される。工具が工具係合部１１０Ｂに係合した状態で回動することにより、ねじ部１１０Ａがネジ溝２０に締結される。

（プロテクタの構成）
主体金具１１０のプロテクタ接続部１１０Ｃには、一対のプロテクタ１０１，１０２がレーザー溶接により一体に固定されている（溶接部はドットで図示されている箇所である）。一対のプロテクタ１０１，１０２は後端側に開口した有底筒状をなし、内部プロテクタ１０１と、外部プロテクタ１０２と、を備えて構成されている。内部プロテクタ１０１と外部プロテクタ１０２はいずれも、複数の導入孔１０１Ｃ，１０２Ｃを有している。複数の導入孔１０１Ｃは内部プロテクタ１０１の周壁部に設けられ、複数の導入孔１０２Ｃは外部プロテクタ１０２の周壁部に設けられている。

ガスセンサ１００が車両の排気管１０に取り付けられた状態では、排気管１０内の排ガスが外部プロテクタ１０２の導入孔１０２Ｃを通って外部プロテクタ１０２の内部に導入される。外部プロテクタ１０２の内部に導入された排ガスは、内部プロテクタ１０１の導入孔１０１Ｃを通って内部プロテクタ１０１の内部に導入される。

（外筒の構成）
外筒１０３は、先端側から順に、接続部１０３Ａと、セパレーター収容部１０３Ｂと、リード線収容部１０３Ｃと、シール部材保持部１０３Ｄと、を備える。外筒１０３は金属製とされ、本実施形態ではＳＵＳ３０４によって形成されている。外筒１０３は、全体として筒状をなしている。接続部１０３Ａはセパレーター収容部１０３Ｂよりも径寸法が大きく、セパレーター収容部１０３Ｂはリード線収容部１０３Ｃよりも径寸法が大きく、リード線収容部１０３Ｃはシール部材保持部１０３Ｄよりも径寸法が大きい。セパレーター収容部１０３Ｂとリード線収容部１０３Ｃは段差部１０３Ｆを介して接続されている。接続部１０３Ａの内周面は主体金具１１０の取付部１１０Ｄの外周面に接触している。接続部１０３Ａは取付部１１０Ｄに対してレーザー溶接により固定されている（溶接部はドットで図示されている箇所である）。

外筒１０３のシール部材保持部１０３Ｄの後端には開口１０３Ｅが形成されている。開口１０３Ｅは、後端側に向かうほど径寸法が大きくなるように傾斜している。外筒１０３の内部には、開口１０３Ｅから３本のセンサ用リード線１９３と、２本のヒータ用リード線１９４とが導入されている。各リード線１９３，１９４はガスセンサ１００と外部の制御回路とを電気的に接続する役割を有する。

外筒１０３のシール部材保持部１０３Ｄにはグロメット等のシール部材１９１が取り付けられている。シール部材１９１は例えばシリコンゴムやフッ素ゴム等のゴム製とされ、本実施形態ではフッ素ゴム製とされている。外筒１０３の開口１０３Ｅはシール部材１９１によって塞がれており、これにより外筒１０３の内部が封止されている。各リード線１９３，１９４はシール部材１９１を貫通して外筒１０３のリード線収容部１０３Ｃを通ってセパレーター収容部１０３Ｂに導入されている。

（ガスセンサ素子の構成）
ガスセンサ素子１２０は、細長形状の板部材を積層した積層構造を有している。ガスセンサ素子１２０は、軸線ＡＸに垂直な断面が略矩形形状となる四角柱形状を有している。ガスセンサ素子１２０は、主体金具１１０の貫通孔Ｈ１の位置で主体金具１１０に固定されている。ガスセンサ素子１２０は、ガスセンサ１００の内部において、軸線ＡＸ方向に沿って収容される。ガスセンサ素子１２０と主体金具１１０の工具係合部１１０Ｂとは同軸に配置されている。工具係合部１１０Ｂはガスセンサ素子１２０を取り囲む配置とされている。

ガスセンサ素子１２０の先端側の端部には、ガス検出部１２１が設けられている。ガス検出部１２１は、排気ガス中の酸素濃度を検出可能に構成されている。ガス検出部１２１は、内部プロテクタ１０１の内部に配置されている。ガスセンサ１００が車両の排気管１０に取り付けられた状態では、ガス検出部１２１は、複数の導入孔１０１Ｃ，１０２Ｃを通って内部プロテクタ１０１の内部に導入された排気ガスに曝される。これにより、排気ガス中の酸素濃度がガス検出部１２１によって検出される。

（セパレーターの構成）
外筒１０３のセパレーター収容部１０３Ｂの内部には、セパレーター１８１が収容されている。セパレーター１８１は、貫通孔Ｈ２を有する筒状の絶縁部材である。貫通孔Ｈ２は軸線ＡＸ方向に沿って配されている。セパレーター１８１の外周には筒状の付勢金具１９０が配置されている。セパレーター１８１は付勢金具１９０によってシール部材１９１側に付勢されている。これにより、セパレーター１８１は外筒１０３の段差部１０３Ｆに押圧された状態で、セパレーター収容部１０３Ｂに保持されている。ガスセンサ素子１２０の後端側の端部は、セパレーター１８１の貫通孔Ｈ２に収容されている。

ガスセンサ素子１２０の後端部には、３つのセンサ用の電極パッド（図示せず）と、２つのヒータ用の電極パッド（図示せず）と、が設けられている。一方、セパレーター１８１の内部には、３つのセンサ用接続端子１８２と、２つのヒータ用接続端子１８３と、が収容されている。各接続端子１８２，１８３は、ガスセンサ１００の先端側から後端側に向かって折り曲げられた板バネを有している。各接続端子１８２，１８３は、板バネの弾性力によって対応する各電極パッドに弾性的に接触している。各接続端子１８２，１８３は、対応する各リード線１９３，１９４に電気的に接続されている。

（ガスセンサ素子の固定構造）
ガスセンサ素子１２０は以下のようにして主体金具１１０に固定されている。主体金具１１０の貫通孔Ｈ１には、セラミックホルダ１１１、粉末充填層１１２、セラミックスリーブ１１３がこの順に先端側から後端側にかけて積層配置されている。

セラミックホルダ１１１は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）によって構成されている。セラミックスリーブ１１３と主体金具１１０の後端部との間には、かしめリング１１４が配置されている。セラミックホルダ１１１の中央には矩形状の貫通孔Ｈ３が形成されている。セラミックホルダ１１１の貫通孔Ｈ３は軸線ＡＸ方向に沿って配されている。ガスセンサ素子１２０はセラミックホルダ１１１の貫通孔Ｈ３に挿通されている。

粉末充填層１１２は、セラミックホルダ１１１の上に滑石粉末を充填することにより形成される。粉末充填層１１２の上にはセラミックスリーブ１１３が配置されている。セラミックスリーブ１１３の中央には、矩形状の貫通孔Ｈ４が形成されている。ガスセンサ素子１２０はセラミックスリーブ１１３の貫通孔Ｈ４に挿通されている。セラミックスリーブ１１３は、アルミナによって構成されている。セラミックスリーブ１１３は、主体金具１１０の後端側の端部を径方向内側に屈曲させてかしめることにより、かしめリング１１４を介して粉末充填層１１２側に押圧されている。このようにしてガスセンサ素子１２０は、セラミックホルダ１１１、粉末充填層１１２、およびセラミックスリーブ１１３と一体化された状態で、主体金具１１０に固定されている。

（放熱部材の構成）
放熱部材１０４は、接続部１０４Ａと、主部１０４Ｂと、を備えている。放熱部材１０４は、外筒１０３を取り囲む筒状をなしている。放熱部材１０４の最大径寸法Ｄ１は、工具係合部１１０Ｂの対向する二辺間の対辺寸法Ｄ２以下である。工具係合部１１０Ｂは、一般に、平面視で六つの辺からなる正六角形の外周形状を有しており、六つの辺のうち平行に配された二辺の離間寸法が対辺寸法Ｄ２である。放熱部材１０４は金属製とされ、本実施形態では外筒１０３の材質と同じＳＵＳ３０４によって形成されている。

放熱部材１０４は外筒１０３よりも板厚が大きくかつ外径が大きい。このため、外筒１０３の断面積は放熱部材１０４の断面積よりも小さい。したがって、ガスセンサ１００の軸線ＡＸ方向において、外筒１０３の単位長さあたりの伝熱抵抗は放熱部材１０４の単位長さあたりの伝熱抵抗よりも大きくなり、ガスセンサ１００の先端側からの熱は外筒１０３よりも放熱部材１０４に多く伝えられ、放熱部材１０４に伝えられた熱は外部に放熱される。

放熱部材１０４は工具係合部１１０Ｂと同軸に配置されている。放熱部材１０４の外周面は、ガスセンサ１００の後端側から見て工具係合部１１０Ｂの径方向内側（軸線ＡＸ側）に位置している。放熱部材１０４の内周面は、ガスセンサ１００の後端側から見て取付部１１０Ｄの径方向外側に位置している。

接続部１０４Ａは、主部１０４Ｂの先端側に連続して配されている。接続部１０４Ａと主部１０４Ｂは、同一の最大径寸法Ｄ１を有している。接続部１０４Ａの内周面は、外筒１０３の接続部１０３Ａの外周面に接触している。接続部１０４Ａは、外筒１０３の接続部１０３Ａを介して主体金具１１０の取付部１１０Ｄにレーザー溶接により一体に固定されている（溶接部はドットで図示されている箇所である）。

主部１０４Ｂの後端は、シール部材１９１の先端よりも先端側に位置している。主部１０４Ｂの後端は、セパレーター収容部１０３Ｂの後端よりも後端側に位置している。主部１０４Ｂの後端は、リード線収容部１０３Ｃの軸線ＡＸ方向における中央付近に位置している。

主部１０４Ｂの内周面と外筒１０３のセパレーター収容部１０３Ｂの外周面との間には第１空気層ＡＬ１が形成されている。主部１０４Ｂの内周面と外筒１０３のリード線収容部１０３Ｃの外周面との間には第２空気層ＡＬ２が形成されている。第１空気層ＡＬ１と第２空気層ＡＬ２は互いに連通している。第２空気層ＡＬ２は外部と連通している。第１空気層ＡＬ１の径方向の寸法は、第２空気層ＡＬ２の径方向の寸法よりも小さい。第１空気層ＡＬ１の軸線ＡＸ方向の寸法は、第２空気層ＡＬ２の軸線ＡＸ方向の寸法よりも長い。

主部１０４Ｂの一部とセパレーター収容部１０３Ｂの全体とは、第１空気層ＡＬ１の位置で軸線ＡＸ方向において重なっている。主部１０４Ｂの一部とリード線収容部１０３Ｃの先端部分とは、第２空気層ＡＬ２の位置で軸線ＡＸ方向において重なっている。

（放熱部材の作用）
放熱部材１０４による保護作用は以下のとおりである。本実施形態の放熱部材１０４は従来の放熱部材より小さく、工具係合部１１０Ｂの径方向内側に収まる大きさであるから、ガスセンサ１００を車両の排気管１０に取り付けるには従来の工具（例えばソケットレンチ等）をそのまま使用できる。そして、放熱部材１０４の接続部１０４Ａが外筒１０３の接続部１０３Ａに接続されることにより、主部１０４Ｂがセパレーター収容部１０３Ｂを覆い、セパレーター収容部１０３Ｂが主部１０４Ｂによって保護される。これにより、セパレーター収容部１０３Ｂの内側の付勢金具１９０に衝撃が加わることが防止され、ひいては付勢金具１９０に保持されたセパレーター１８１に衝撃が伝わり、セパレーター１８１に取り付けられた各接続端子１８２、１８３がずれて各電極パッドとの電気的接続が切断することを防止できる。

また、主部１０４Ｂは、セパレーター収容部１０３Ｂを軸線ＡＸ方向に完全に覆わなくてもよく、セパレーター収容部１０３Ｂの先端を含む少なくとも一部を覆っていればよい。また、シール部材保持部１０３Ｄの全体が主部１０４Ｂに覆われていなくてもよい。

放熱部材１０４による放熱作用は以下のとおりである。ガスセンサ１００の熱は、外筒１０３の接続部１０３Ａからセパレーター収容部１０３Ｂと放熱部材１０４の接続部１０４Ａとの双方に伝わる。しかしながら、セパレーター収容部１０３Ｂの伝熱抵抗は放熱部材１０４の接続部１０４Ａの伝熱抵抗よりも大きい。このため、ガスセンサ１００の先端側からの熱は、外筒１０３の接続部１０３Ａから放熱部材１０４の接続部１０４Ａを経由して主部１０４Ｂへ伝わり、主部１０４Ｂから外部に放熱される。したがって、シール部材保持部１０３Ｄへ伝わる熱が低減されてシール部材１９１の熱劣化が抑制される。

放熱部材の熱容量が大きくなると放熱部材の放熱性能が高くなるため、シール部材保持部１０３Ｄの全体を覆う位置まで放熱部材を長く形成することが考えられる。しかしながら、シール部材保持部１０３Ｄの全体を放熱部材で覆ってしまうとシール部材保持部１０３Ｄの周囲に熱がこもり易くなり、シール部材１９１が熱劣化し易くなる。このため、本実施形態ではシール部材保持部１０３Ｄが外部に露出するように放熱部材１０４を短めに形成する一方、放熱部材１０４を外筒１０３よりも厚くすることで放熱部材１０４の熱容量が大きくなるようにしている。この結果、シール部材保持部１０３Ｄの周囲に熱がこもることはなく、放熱部材１０４自体の放熱性能も高いものとなっている。また、放熱部材１０４がシール部材保持部１０３Ｄから離間しているため、放熱部材１０４からシール部材保持部１０３Ｄへの伝熱が抑制され、シール部材１９１の熱劣化が抑制される。

（本実施形態の効果）
以上のように本実施形態のガスセンサ１００は、軸線ＡＸ方向に延びるガスセンサ１００であって、ガスセンサ１００は、被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するガスセンサ素子１２０と、ガスセンサ素子１２０を取り囲む多角形の工具係合部１１０Ｂを備える筒状の主体金具１１０と、主体金具１１０から後方に延びてガスセンサ素子１２０を取り囲み、後端に開口１０３Ｅを有する筒状の外筒１０３と、開口１０３Ｅを塞ぐシール部材１９１と、外筒１０３を取り囲む筒状をなし、ガスセンサ１００の先端側から外筒１０３を経由してシール部材１９１に伝わる熱を低減するための放熱部材１０４と、を備え、放熱部材１０４の最大径寸法Ｄ１は、工具係合部１１０Ｂの対向する二辺間の対辺寸法Ｄ２以下である構成とした。

このような構成によると、放熱部材１０４の最大径寸法Ｄ１が工具係合部１１０Ｂの対向する二辺間の対辺寸法Ｄ２以下とされているから、ガスセンサ１００全体を小型化でき、内燃機関の他のレイアウトやガスセンサ１００の取り付け易さに与える影響が小さい。また、ガスセンサ１００先端からの熱を、放熱部材１０４を通じて外部に放熱できるため、ガスセンサ１００上部への伝熱を抑制できる。この結果、ガスセンサ１００上部が熱の影響を受けることを回避でき、例えばシール部材１９１が熱の影響を受けることを回避できる。

放熱部材１０４は、自身の後端がシール部材１９１の先端よりも先端側に配置されている構成としてもよい。
放熱部材１０４と外筒１０３の軸線ＡＸ方向における単位長さあたりの伝熱抵抗を比較すると、外筒１０３の方が大きい構成としてもよい。
放熱部材１０４は外筒１０３よりも板厚が大きい構成としてもよい。
このようにすると、主体金具１１０から外筒１０３に伝わる熱量よりも主体金具１１０から放熱部材１０４に伝わる熱量を多くできる。

主体金具１１０は、工具係合部１１０Ｂの後端から後方に延びる取付部１１０Ｄを備え、放熱部材１０４は、軸線ＡＸ方向において取付部１１０Ｄに重なりつつ、直接的に、もしくは外筒１０３を介して間接的に取付部１１０Ｄに固定されている構成としてもよい。
このようにすると、工具係合部１１０Ｂの邪魔にならずに熱源に近い部位である、主体金具１１０の取付部１１０Ｄに固定することで、より効率的に放熱をさせることができる。

放熱部材１０４の先端部と外筒１０３の先端部と取付部１１０Ｄとは、溶接により一体に固定されている構成としてもよい。
このようにすると、取付部１１０Ｄと放熱部材１０４の先端部と外筒１０３の先端部とが互いに接触した状態となるため、取付部１１０Ｄから放熱部材１０４へ放熱し易い。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２を図２の図面を参照しながら説明する。本実施形態のガスセンサ２００は、実施形態１のガスセンサ１００の放熱部材１０４の形状を変更した放熱部材２０４を用いたものである。放熱部材２０４以外の構成は実施形態１と同じであるため、同一の符号を用いて重複する説明は省略する。

放熱部材２０４は、接続部２０４Ａと、主部２０４Ｂと、を備えている。放熱部材２０４は、外筒１０３を取り囲む筒状をなしている。放熱部材２０４の最大径寸法Ｄ１は、工具係合部１１０Ｂの対向する二辺間の対辺寸法Ｄ２以下である。工具係合部１１０Ｂは、一般に、平面視で六つの辺からなる正六角形の外周形状を有しており、六つの辺のうち平行に配された二辺の離間寸法が対辺寸法Ｄ２である。放熱部材２０４は金属製とされ、本実施形態では外筒１０３の材質と同じＳＵＳ３０４によって形成されている。放熱部材２０４は外筒１０３よりも板厚が大きい。このため、外筒１０３の伝熱抵抗は放熱部材２０４の伝熱抵抗よりも大きい。

放熱部材２０４は工具係合部１１０Ｂと同軸に配置されている。放熱部材２０４の外周面は、ガスセンサ２００の後端側から見て工具係合部１１０Ｂの径方向内側（軸線ＡＸ側）に位置している。放熱部材２０４の内周面は、ガスセンサ２００の後端側から見て取付部１１０Ｄの径方向外側に位置している。

接続部２０４Ａは、主部２０４Ｂの先端側に連続して配されている。接続部２０４Ａと主部２０４Ｂは、同一の最大径寸法Ｄ１を有している。接続部２０４Ａの内周面は、外筒１０３の接続部１０３Ａの外周面に接触している。接続部２０４Ａは、外筒１０３の接続部１０３Ａを介して主体金具１１０の取付部１１０Ｄにレーザー溶接により一体に固定されている（溶接部はドットで図示されている箇所である）。

主部２０４Ｂの後端は、シール部材１９１の後端よりも後端側（セパレーター１８１とは反対側）に位置している。主部２０４Ｂの後端は、シール部材保持部１０３Ｄの後端よりも後端側に位置している。主部２０４Ｂの後端は、シール部材１９１から引き出された各リード線１９３、１９４を取り囲む位置に配されている。

主部２０４Ｂの内周面と外筒１０３のセパレーター収容部１０３Ｂの外周面との間には第１空気層ＡＬ１が形成されている。主部２０４Ｂの内周面と外筒１０３のリード線収容部１０３Ｃの外周面との間には第２空気層ＡＬ２が形成されている。主部２０４Ｂの内周面とシール部材保持部１０３Ｄの外周面との間には第３空気層ＡＬ３が形成されている。第１空気層ＡＬ１と第２空気層ＡＬ２と第３空気層ＡＬ３とは互いに連通している。第３空気層ＡＬ３は外部と連通している。第１空気層ＡＬ１の径方向の寸法は、第２空気層ＡＬ２の径方向の寸法よりも小さい。第１空気層ＡＬ１の軸線ＡＸ方向の寸法は、第２空気層ＡＬ２の軸線ＡＸ方向の寸法よりも長い。

主部２０４Ｂの一部とセパレーター収容部１０３Ｂの全体とは、第１空気層ＡＬ１の位置で軸線ＡＸ方向において重なっている。主部２０４Ｂの一部とリード線収容部１０３Ｃの全体とは、第２空気層ＡＬ２の位置で軸線ＡＸ方向において重なっている。主部２０４Ｂの一部とシール部材保持部１０３Ｄの全体とは、第３空気層ＡＬ３の位置で軸線ＡＸ方向において重なっている。

放熱部材２０４とシール部材１９１が保持されたシール部材保持部１０３Ｄとは軸線ＡＸ方向において重なりつつ、この重なった領域において放熱部材２０４とシール部材保持部１０３Ｄとは径方向に離間している。第３空気層ＡＬ３の熱は、放熱部材２０４の後端開口２０４Ｄから外部に放熱される。

放熱部材２０４の最大径寸法Ｄ１は主体金具１１０の工具係合部１１０Ｂの対向する二辺間の対辺寸法Ｄ２以下の範囲内で、大きいほど好ましい。言い換えると、Ｄ１とＤ２との差は、小さければ小さいほど望ましい。なぜならば、Ｄ１が大きいと、放熱部材２０４と外筒１０３との離間距離を大きく保ち、シール部材１９１への伝熱を抑制することができたり、或いは放熱部材２０４と外筒１０３とを離間させつつ外筒１０３の径を大きくし、内部部品（接続端子１８２、１８３、セパレーター１８１等）の構造の自由度を高めることができるためである。

主部２０４Ｂにおいてシール部材１９１の周囲には、複数の放熱孔２０４Ｃが設けられている。上記した放熱部材２０４の後端開口２０４Ｄに加えて、放熱孔２０４Ｃによっても第３空気層ＡＬ３の熱は外部に放熱される。したがって、第３空気層ＡＬ３に熱がこもらないようになっている。また、放熱部材２０４の主部２０４Ｂがシール部材保持部１０３Ｄを取り囲むように設けられているため、主部２０４Ｂによってシール部材保持部１０３Ｄに飛石等が衝突することを回避できる。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。

（１）実施形態１、２では外筒１０３の板厚（断面積）よりも放熱部材１０４、２０４の板厚（断面積）を大きくすることで、放熱部材１０４、２０４の単位長さあたりの伝熱抵抗（熱の伝わりにくさ）を小さくしているものの、放熱部材の材質として外筒１０３に用いる金属材よりも高い熱伝導率の金属材を用いることで放熱部材の伝熱抵抗を小さくしてもよい。実施形態１、２の外筒１０３および放熱部材１０４、２０４はいずれもＳＵＳ３０４によって形成されているものの、例えば外筒１０３をＳＵＳ３０４、放熱部材をアルミ合金によって形成してもよい。

（２）実施形態２では、放熱部材２０４の一部とシール部材保持部１０３Ｄの全体とが軸線ＡＸ方向に重なっているが、シール部材保持部１０３Ｄの少なくとも一部が放熱部材に重なるようにしてもよい。例えば放熱部材の後端が、軸線ＡＸ方向においてシール部材１９１の先端と後端との間に位置するように放熱部材の長さを設定してもよい。

（３）実施形態１、２では、放熱部材１０４、２０４が主体金具１１０の取付部１１０Ｄに固定されているものの、放熱部材の先端から外周に広がるフランジを形成し、このフランジを工具係合部１１０Ｂの後面に固定してもよい。

（４）実施形態１、２では、放熱部材１０４、２０４の先端部を取付部１１０Ｄにレーザー溶接により一体に固定しているものの、抵抗溶接等、他の溶接方法によって固定してもよい。

（５）実施形態１、２では、放熱部材１０４、２０４の先端部と外筒１０３の先端部が重なって固定されているものの、外筒１０３の先端部が放熱部材１０４、２０４の先端部よりも後端側に配され、放熱部材１０４、２０４が主体金具１１０の取付部１１０Ｄに直接的に固定されていてもよい。

（６）実施形態２では、放熱孔２０４Ｃの形状が円孔とされているが、円孔以外に、長孔や角孔、あるいはスリット状に形成された孔としてもよい。
（７）実施形態１、２では、放熱部材１０４、２０４と外筒１０３は取付部１１０Ｄより後端側で接触していないが、放熱部材と外筒とは周方向の一部が接触していてもよい。
（８）実施形態１、２では、ガスセンサ１００、２００の種類として全領域空燃比センサを例示したが、ラムダセンサやＮＯ_Ｘセンサ等その種類は限られない。

１０…排気管
２０…ネジ溝
１００、２００…ガスセンサ
１０１…内部プロテクタ
１０１Ｃ…導入孔
１０２…外部プロテクタ
１０２Ｃ…導入孔
１０３…外筒
１０３Ａ…接続部
１０３Ｂ…セパレーター収容部
１０３Ｃ…リード線収容部
１０３Ｄ…シール部材保持部
１０３Ｅ…開口
１０３Ｆ…段差部
１０４、２０４…放熱部材
１０４Ａ、２０４Ａ…接続部
１０４Ｂ、２０４Ｂ…主部
２０４Ｃ…放熱孔
２０４Ｄ…後端開口
１１０…主体金具
１１０Ａ…ねじ部
１１０Ｂ…工具係合部
１１０Ｃ…プロテクタ接続部
１１０Ｄ…取付部
１１１…セラミックホルダ
１１２…粉末充填層
１１３…セラミックスリーブ
１１４…かしめリング
１２０…ガスセンサ素子
１２１…ガス検出部
１８１…セパレーター
１８２…（センサ用）接続端子
１８３…（ヒータ用）接続端子
１９０…付勢金具
１９１…シール部材
１９３…センサ用リード線
１９４…ヒータ用リード線
ＡＬ１…第１空気層
ＡＬ２…第２空気層
ＡＬ３…第３空気層
ＡＸ…軸線
Ｄ１…（放熱部材の）最大径寸法
Ｄ２…（工具係合部の対向する二辺間の）対辺寸法
Ｈ１…（主体金具の）貫通孔
Ｈ２…（セパレーターの）貫通孔
Ｈ３…（セラミックホルダの）貫通孔
Ｈ４…（セラミックスリーブの）貫通孔

Claims (5)

1. 軸線方向に延びるガスセンサであって、
   前記ガスセンサは、
   被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するガスセンサ素子と、
   前記ガスセンサ素子を取り囲む多角形の工具係合部を備える筒状の主体金具と、
   前記主体金具から前記ガスセンサの後方に延びて前記ガスセンサ素子を取り囲み、後端に開口を有する筒状の外筒と、
   前記開口を塞ぐシール部材と、
   前記外筒を取り囲む筒状をなし、前記ガスセンサの先端側から前記外筒を経由して前記シール部材に伝わる熱を低減するための放熱部材と、を備え、
   前記主体金具は、前記工具係合部の後端から前記ガスセンサの後方に延びる取付部を備え、
   前記放熱部材は、前記軸線方向において前記取付部に重なりつつ、前記外筒を介して間接的に前記取付部に固定されており、
   前記放熱部材の最大径寸法は、前記工具係合部の対向する二辺間の対辺寸法以下である、ガスセンサ。
2. 前記放熱部材は、
   自身の後端が前記シール部材の先端よりも先端側に配置され、もしくは前記放熱部材と前記シール部材とが前記軸線方向において少なくとも一部重なりつつ、前記放熱部材と前記シール部材とが重なった領域の少なくとも一部において前記放熱部材と前記外筒とが離間している、請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記放熱部材と前記外筒の軸線方向における単位長さあたりの伝熱抵抗を比較すると、前記外筒の方が大きい、請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。
4. 前記放熱部材は前記外筒よりも板厚が大きい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
5. 前記放熱部材の先端部と前記外筒の先端部と前記取付部とは、溶接により一体に固定されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガスセンサ。

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