特許 6845762 金属筒及びガスセンサの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6845762

(24)【登録日】2021年3月2日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】金属筒及びガスセンサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/409 20060101AFI20210315BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/409 100

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-140712(P2017-140712)

(22)【出願日】2017年7月20日

(65)【公開番号】特開2019-20316(P2019-20316A)

(43)【公開日】2019年2月7日

【審査請求日】2020年1月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100113022

【弁理士】

【氏名又は名称】赤尾 謙一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100110249

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 昭

(74)【代理人】

【識別番号】100116090

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 和彦

(72)【発明者】

【氏名】金田 宣弘

(72)【発明者】

【氏名】吉安 昌平

(72)【発明者】

【氏名】崔 哲

【審査官】 黒田 浩一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０５５５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１８３８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３３４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０９００６４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／００−２７／４９

Ｂ２４Ｂ １／００−３９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線方向に延びる金属筒を複数用意し、前記複数の金属筒を共摺りでバレル研磨する金属筒の製造方法において、
前記金属筒は、前記軸線方向の一端側の径大部と、該径大部より小径で前記軸線方向の他端側の小径部と、前記径大部と前記小径部とを前記軸線方向に繋ぐ段部とを有し、
前記複数の金属筒のうち、一の金属筒の前記小径部の外周面が、他の金属筒の前記段部の内面に入れ子状に当接した状態で研磨する金属筒の製造方法。

【請求項2】

前記金属筒として、前記軸線方向の全長Ｌ０、前記径大部の前記一端から前記段部の前記小径部に繋がる部位の内面までの前記軸線方向長さＬ１としたとき、Ｌ１≦（Ｌ０／２）、かつ、（１）、（２）、（３）又は（４）を満たすものを用いる請求項１記載の金属筒の製造方法。
但し、（１）前記径大部の最小内径をｄ１とし、前記小径部の前記段部に繋がる部位の内径をｄ２とし、前記小径部の前記段部に繋がる部位の外径をＤ２とし、前記金属筒の前記他端の外径をＤ３としたとき、ｄ１＞Ｄ２、ｄ１＞Ｄ３、
（２）Ｄ３＜Ｄ２の場合は（ｄ１−ｄ２）≧（Ｄ２−Ｄ３）≧０、
（３）Ｄ３＜Ｄ２で、前記小径部が前記段部側の第１小径部と、該第１小径部の先端側に第２段部を介して接続されて該第１小径部より小径で前記軸線方向の他端側の第２小径部とを有し、（ｄ１−ｄ２）≧（Ｄ２−Ｄ３）≧０、前記第２小径部から前記第２段部に繋がる部位の外面までの前記軸線方向長さＬ３としたとき、Ｌ３≧Ｌ１、
（４）Ｄ３＜Ｄ２で、前記小径部が前記段部側の第１小径部と、該第１小径部の先端側に第２段部を介して接続されて該第１小径部より小径で前記軸線方向の他端側の第２小径部とを有し、（ｄ１−ｄ２）≧（Ｄ２−Ｄ３）≧０、前記第１小径部の前記段部に繋がる部位から前記第２段部の外面までの前記軸線方向長さＬ２とし、前記第２小径部から前記第２段部に繋がる部位の外面までの前記軸線方向長さＬ３としたとき、Ｌ２とＬ３の少なくとも一方≧Ｌ１

【請求項3】

前記金属筒として、前記段部又は前記第２段部が前記軸線方向に直角に延びるものを用いる請求項２に記載の金属筒の製造方法。

【請求項4】

軸線方向に延びるセンサ素子と、該センサ素子の後端側を覆う金属筒と、を有するガスセンサの製造方法であって、
前記金属筒を、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属筒の製造方法により製造する金属筒製造工程
を含むガスセンサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属筒をバレル研磨する金属筒及びガスセンサの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車エンジン等の内燃機関の燃費向上や燃焼制御を行うガスセンサとして、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサや空燃比センサが知られている。
このようなガスセンサとして、特定ガスの濃度検出を行うセンサ素子を主体金具に保持し、センサ素子の後端側を段部が付いた筒状の金属カバーで覆うものが知られている（特許文献１）。そして、この金属カバーの段部の引張残留応力を低減させて応力腐食割れを防止するため、金属カバーにショットブラスト処理を施している。
又、ショットブラスト処理の代わりに、バレル研磨を行うことで、残留応力を低減させたり、寿命を向上させることも公知である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４５５２３４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ショットブラスト処理は、粉塵が発生する等で作業性に劣る。そこで、本発明者は、バレル研磨の「共摺り」を行うことで、作業性の向上を図った。「共摺り」とは、研磨材（メディア）を用いず、研磨対象物のみを水溶液に投入し、研磨対象物同士をこすり合せて、研磨する方法である。
しかしながら、段部が付いた金属筒を共摺りによりバレル研磨した場合、研磨対象である金属筒同士が入れ子状態に重ならず、段部の内面を確実に研磨することが困難なことが判明した。そして、車両の走行時の振動等がガスセンサに加わった場合、段部が破壊の起点となるので、金属カバーの段部の内面を十分に研磨し、段部の残留応力を低減することが重要である。
そこで、本発明は、金属筒の段部の内面を共摺りで確実にバレル研磨することが可能な金属筒の製造方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するため、本発明の金属筒の製造方法は、軸線方向に延びる金属筒を複数用意し、前記複数の金属筒を共摺りでバレル研磨する金属筒の製造方法において、前記金属筒は、前記軸線方向の一端側の径大部と、該径大部より小径で前記軸線方向の他端側の小径部と、前記径大部と前記小径部とを前記軸線方向に繋ぐ段部とを有し、前記複数の金属筒のうち、一の金属筒の前記小径部の外周面が、他の金属筒の前記段部の内面に入れ子状に当接した状態で研磨する。

【0006】

この金属筒の製造方法によれば、共摺りにより２つの金属筒を入れ子状態にさせ、このときに、一の金属筒の小径部が他の金属筒の段部の内面に届くので、金属筒の段部の内面を共摺りで確実にバレル研磨することが可能となる。

【0007】

本発明の金属筒の製造方法において、前記金属筒として、前記軸線方向の全長Ｌ０、前記径大部の前記一端から前記段部の前記小径部に繋がる部位の内面までの前記軸線方向長さＬ１としたとき、Ｌ１≦（Ｌ０／２）、かつ、（１）、（２）、（３）又は（４）を満たすものを用いるとよい。
但し、（１）前記径大部の最小内径をｄ１とし、前記小径部の前記段部に繋がる部位の内径をｄ２とし、前記小径部の前記段部に繋がる部位の外径をＤ２とし、前記金属筒の前記他端の外径をＤ３としたとき、ｄ１＞Ｄ２、ｄ１＞Ｄ３、
（２）Ｄ３＜Ｄ２の場合は（ｄ１−ｄ２）≧（Ｄ２−Ｄ３）≧０、
（３）Ｄ３＜Ｄ２で、前記小径部が前記段部側の第１小径部と、該第１小径部の先端側に第２段部を介して接続されて該第１小径部より小径で前記軸線方向の他端側の第２小径部とを有し、（ｄ１−ｄ２）≧（Ｄ２−Ｄ３）≧０、前記第２小径部の前記他端から前記第２段部の前記第２小径部に繋がる部位の外面までの前記軸線方向長さＬ３としたとき、Ｌ３≧Ｌ１、
（４）Ｄ３＜Ｄ２で、前記小径部が前記段部側の第１小径部と、該第１小径部の先端側に第２段部を介して接続されて該第１小径部より小径で前記軸線方向の他端側の第２小径部とを有し、（ｄ１−ｄ２）≧（Ｄ２−Ｄ３）≧０、前記第１小径部の前記段部に繋がる部位から前記第２段部の外面までの前記軸線方向長さＬ２としたとき、Ｌ２とＬ３の少なくとも一方≧Ｌ１

【0008】

この金属筒の製造方法によれば、金属筒のＬ１≦（Ｌ０／２）とするので、共摺りにより２つの金属筒が入れ子状態になったときに、一の金属筒の小径部が他の金属筒の段部の内面に確実に届くことができる。
又、（１）では、ｄ１＞Ｄ２、ｄ１＞Ｄ３とするので一の金属筒の小径部が他の金属筒の径大部に入ることができる。
又、（２）では、Ｄ３≦Ｄ２の場合には、（ｄ１−ｄ２）≧（Ｄ２−Ｄ３）≧０とすることで、一の金属筒の小径部の先端側（他端側）が他の金属筒の段部内面に確実に届くことができる。
（３）では金属筒を２段とし、Ｌ３≧Ｌ１とすることで、一の金属筒の第２小径部の先端側（他端側）が他の金属筒の段部や第２段部の内面に確実に届くことができる。
（４）では金属筒を２段とし、Ｌ２とＬ３の少なくとも一方≧Ｌ１とすることで、一の金属筒の第２小径部の先端側（他端側）が他の金属筒の段部や第２段部の内面に確実に届くことができる。なお、（４）にてＬ３＞Ｌ２≧Ｌ１の場合、一の金属筒の第２小径部の先端側は他の金属筒の段部の内面には届くが、第２段部の内面には届かないが、段部の内面を研磨することはできる。

【0009】

本発明の金属筒の製造方法において、前記金属筒として、前記段部又は前記第２段部が前記軸線方向に直角に延びるものを用いてもよい。
この金属筒の製造方法によれば、段部又は第２段部がよりきつい加工を受けて軸線方向に直角に延びて、引張残留応力が多く残っているものに対し、引張残留応力を低減させる効果が大きい。

【0010】

本発明のガスセンサの製造方法は、軸線方向に延びるセンサ素子と、該センサ素子の後端側を覆う金属筒と、を有するガスセンサの製造方法であって、前記金属筒を、前記金属筒の製造方法により製造する金属筒製造工程を含む。

【0011】

このガスセンサの製造方法によれば、金属筒の段部の内面がバレル研磨されて滑らかになるので、センサ素子の後端側を金属筒でスムースに覆うことができる。

【発明の効果】

【0012】

この発明によれば、金属筒の段部の内面を共摺りで確実にバレル研磨することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る（２）の金属筒の製造方法が適用される金属筒を備えたガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。

【図2】金属筒の軸線方向に沿う断面図である。

【図3】バレル研磨機で共摺りを行う態様を示す模式図である。

【図4】金属筒の各寸法を規定する理由を説明する図である。

【図5】入れ子状態の２つの金属筒が互いに軸線方向に傾いて段部の内面を研磨する状態を示す断面図である。

【図6】変形例の金属筒の断面図である。

【図7】別の変形例を示す（１）の金属筒の断面図である。

【図8】別の変形例を示す（３）の金属筒の断面図である。

【図9】別の変形例を示す（４）の金属筒の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について説明する。まず、請求項２の（２）の態様について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る金属筒の製造方法が適用される外筒（金属筒）９０を備えたガスセンサ１００の軸線方向に沿う断面図、図２は外筒（金属筒）９０の軸線方向に沿う断面図である。なお、図１の下側（センサ素子１０の検出部１０ａが位置する側）を「先端側」と称し、上側（センサ素子１０の電極取出部（電極パッド）１０ｅが位置する側）を「後端側」と称する。

【0015】

図１に示すように、ガスセンサ１００は、センサ素子１０を組み付けたアッセンブリである。ガスセンサ１００は、軸線Ｏ方向（図１の上下方向）に延びる板状のセンサ素子１０と、自動車エンジンの排気管に固定される主体金具２とを備えている。主体金具２は略円筒状をなし、排気管に固定されるためのねじ部２４が外表面に形成される一方、内孔２５を有し、内孔２５から径方向内側に突出する棚部２ｐを先端側に有している。そして、主体金具２はセンサ素子１０を内孔２５内に収容すると共に、センサ素子１０の先端側に設けられた検出部１０ａと後端側に設けられた電極パッド１０ｅをそれぞれ主体金具２から突出させた状態で、センサ素子１０を保持している。また、主体金具２の内周面とセンサ素子１０の外周面との間には、センサ素子１０の外周面を囲むセラミック製の環状の保持部材２１、粉末充填材（滑石リング）２２、２３、およびセラミック製のスリーブ３０がこの順に検出部１０ａ側から積層されている。

【0016】

そして、主体金具２の後端部２ａを加締めてスリーブ３０を先端側に押し付けることにより、保持部材２１が棚部２ｐに係止されつつ滑石リング２２，２３が押し潰れて内孔２５内に充填され、センサ素子１０が主体金具２内の所定位置にしっかりと固定される。
なお、保持部材２１及び滑石リング２２は金属カップ２０を介して主体金具２の内孔２５内に収容されている。
また、主体金具２の先端側外周には、センサ素子１０の検出部１０ａを囲む金属製の外部プロテクタ４および内部プロテクタ３が取り付けられている。さらに、センサ素子１０の検出部１０ａの表面を多孔質保護層１２が覆っている。

【0017】

一方、センサ素子１０の後端側の両板面にそれぞれ設けられた電極パッド１０ｅ（この例では各面に２個ずつ計４個）は、円筒状のセラミック製セパレータ７０で囲まれている。セパレータ７０は、センサ素子１０の挿通孔７０ｈを中心に有すると共に、この挿通孔７０ｈに連通して複数の端子金具６０（この例では４個）をそれぞれ収容する空孔（図示せず）を有している。
セパレータ７０は、先端側に筒状の外側面７０ｃが設けられると共に、後端側には、外側面７０ｃから拡径するように径方向外側に突出する鍔部７０ｄが設けられている。そして、外側面７０ｃと鍔部７０ｄとは、先端に向かって縮径する先端向き面７０ｂ（テーパー面）により繋がっている。

【0018】

セパレータ７０の後端には、円筒状でゴム製のシール部材（グロメット）５０がセパレータ７０と離間して配置され、セパレータ７０とグロメット５０が金属製の外筒９０に覆われている。外筒９０の軸線Ｏ方向中央付近には、セパレータ７０を保持する環状の留め金具８０が加締め固定され、さらに外筒９０の上記加締め部より後端部が後端側へ向かって縮径して段部９０ｓを形成している。又、外筒９０の後端側のグロメット５０を覆う部位も、後端側へ向かって縮径して第２段部９０ｔを形成している。
そして、留め金具８０がセパレータ７０を囲み、留め金具８０の後端側が鍔部７０ｄの先端向き面７０ｂに当接すると共に、段部９０ｓ（の先端向き面）がセパレータ７０の後端向き面７０ａに係止する。これにより、セパレータ７０が先端側と後端側の上下で軸線Ｏ方向に挟まれつつ、軸線Ｏ方向に主体金具２（の後端部２ａ）と離間して保持される。

【0019】

セパレータ７０内に保持された各端子金具６０は、センサ素子１０の各電極パッド１０ｅに電気的に接続する。又、各端子金具６０の後端側はセパレータ７０の後端から突出する圧着部６５になっていて、圧着部６の内側にリード線６８が加締め接続されている。各リード線６８は、グロメット５０のそれぞれ別個のリード孔（図示せず）を通されて外部に引き出されている。
さらに、外筒９０の後端側が加締められ、グロメット５０が外筒９０内に保持されている。このようにして内部にセパレータ７０及びグロメット５０を保持した外筒９０は、主体金具２の後端側に嵌合され、嵌合部を全周溶接して両者が接続される。

【0020】

次に、図２を参照し、外筒（金属筒）９０ｘの形状について説明する。なお、バレル研磨前の外筒を９０ｘで表記して区別するが、実質的な寸法は、バレル研磨後の完成品である外筒９０と変わらない。但し、外筒９０をガスセンサ１００に組み付け時に加締めた部位の形状は異なる。
外筒９０ｘは、軸線Ｏ方向の一端側（図２の下側）の径大部９０ａと、径大部９０ａより小径で軸線Ｏ方向の他端側（図２の上側）の小径部９０ｂと、径大部９０ａと小径部９０ｂとを軸線Ｏ方向に繋ぐ段部９０ｓとを有している。
なお、外筒９０ｘは、例えばステンレス鋼からなる。

【0021】

さらに、小径部９０ｂは、段部９０ｓに繋がる第１小径部９０ｃと、第１小径部９０ｃよりも他端側（図２の上側）の第２小径部９０ｄと、第１小径部９０ｃと第２小径部９０ｄとを軸線Ｏ方向に繋ぐ第２段部９０ｔとを有している。又、第２小径部９０ｄは第１小径部９０ｃよりも小径とされている。
なお、本実施形態では、径大部９０ａ、小径部９０ｂ（第１小径部９０ｃと第２小径部９０ｄ）はいずれも軸線Ｏ方向に平行なストレートな筒状をなすが、テーパ筒状であってもよい。

【0022】

そして、外筒９０ｘの軸線Ｏ方向の全長Ｌ０、径大部９０ａの一端側から段部９０ｓの内面９０ｉまでの軸線Ｏ方向長さＬ１としたとき、Ｌ１≦（Ｌ０／２）である。
又、径大部９０ａの最小内径をｄ１とし、小径部９０ｂの段部９０ｓに繋がる部位（つまり、第１小径部９０ｃ）の内径をｄ２とし、小径部９０ｂの段部９０ｓに繋がる部位（つまり、第１小径部９０ｃ）の外径をＤ２とし、小径部９０ｂの他端側（つまり、第２小径部９０ｄ）の外径をＤ３としたとき、ｄ１＞Ｄ２、ｄ１＞Ｄ３、かつ、（ｄ１−ｄ２）≧（Ｄ２−Ｄ３）≧０である。なお、Ｄ２＝Ｄ３の場合は、（ｄ１−ｄ２）≧０となる。
ここで、小径部９０ｂの段部９０ｓに繋がる部位とは、段部９０ｓの内面９０ｉの曲率が他端側（図２の上側）に向かって変化する点とする。

【0023】

そして、図３に示すように、複数個の外筒９０ｘと、溶液（水とコンパウンド等）２００とを、粒状の研磨石（メディア）を用いずにバレル研磨機３００のバレル槽３０２に投入し、「共摺り」によりバレル研磨を行う。「共摺り」とは、粒状の研磨石を用いず、研磨対象物のみを水溶液に投入し、研磨対象物同士をこすり合せて、研磨する方法である。なお、「共摺り」では、粒状の研磨石を用いないが、微粉末のコンパウンドは用いても良い。
なお、図３の例では、バレル研磨機３００として回転バレル研磨機を用い、バレル槽を８角形としている。

【0024】

ここで、段部９０ｓが付いた外筒９０ｘを共摺りによりバレル研磨した場合、外筒９０ｘ同士が入れ子状態に重ならず、段部９０ｓの内面９０ｉを確実に研磨することが困難な場合がある。そこで、上述の図２のように外筒９０ｘの寸法を規定することで、内面９０ｉを確実に研磨できる。
この理由について図４を参照して説明する。図４は、一の外筒９０ｘ１の内側に、他の外筒９０ｘ２が挿入された状態を示す。なお、外筒９０ｘ１の各構成要素を、符号の最後に「１」（例えば径大部９０ａ１）を付して表記し、外筒９０ｘ２の各構成要素を、符号の最後に「２」（例えば小径部９０ｂ２）を付して表記する。

【0025】

まず、Ｌ１≦（Ｌ０／２）とすることで、小径部９０ｂ２の先端が段部９０ｓ１の内面９０ｉ１に届くので、内面９０ｉ１の研磨が可能となる。Ｌ１＜（Ｌ０／２）とするとより好ましい。
又、ｄ１＞Ｄ２、ｄ１＞Ｄ３とすることで、小径部９０ｂ２の先端側（つまり、第２小径部９０ｄ２）も段部９０ｓ２側（つまり、第１小径部９０ｃ２）も径大部９０ａ１の内側に入ることができ、入れ子状態になることが可能となる。
さらに、（ｄ１−ｄ２）≧（Ｄ２−Ｄ３）≧０とすることで、小径部９０ｂ２（第２小径部９０ｄ２）の先端が段部９０ｓ１の内面９０ｉ１に届くようになる。つまり、内面９０ｉ１は、径大部９０ａ１の内面から、径方向内側にｄｘ＝（ｄ１−ｄ２）の部位まで形成されている。一方、（Ｄ２−Ｄ３）は、第１小径部９０ｃ２の外面よりも第２小径部９０ｄ２の外面が径方向内側に縮む長さである。
従って、この長さ（Ｄ２−Ｄ３）がｄｘよりも長いと、図４に示すように第１小径部９０ｃ２が径大部９０ａ１の内面に接したとき、第２小径部９０ｄ２の先端が内面９０ｉ１よりも径方向内側に位置してしまい、内面９０ｉ１に届かなくなる。

【0026】

なお、（ｄ１−ｄ２）≧（Ｄ２−Ｄ３）≧０という条件は、後述の図７のようなＤ３＞Ｄ２の場合は不要である。
又、図４では、外筒９０ｘ１の内側に外筒９０ｘ２がまっすぐ（軸線Ｏに沿って）入った状態を示しており、第２小径部９０ｄ２の先端が内面９０ｉ１に接点Ｐで接触している。この状態のままであれば、接点Ｐよりも径方向外側に位置する内面９０ｉ１には第２小径部９０ｄ２の先端が届かないが、バレル研磨により外筒９０ｘ１、９０ｘ２が流動することで、図５に示すように外筒９０ｘ１、９０ｘ２が互いに軸線Ｏ方向に傾き、内面９０ｉ１の径方向外側の部位Ｑまで第２小径部９０ｄ２の先端が十分に届いて研磨される。

【0027】

次に、図６、図７を参照して外筒の変形例について説明する。
図６に示すように、外筒９２ｘは、軸線Ｏ方向の一端側（図６の下側）の径大部９２ａと、径大部９２ａより小径で軸線Ｏ方向の他端側（図６の上側）の小径部９２ｂと、径大部９２ａと小径部９２ｂとを軸線Ｏ方向に繋ぐ段部９２ｓとを有している。
ここで、径大部９２ａは、図２の径大部９０ａと同一形状であるが、小径部９２ｂが軸線Ｏ方向の他端側（図６の上側）へ向かって窄まるテーパ状であることが異なる。この場合、小径部９２ｂの段部９２ｓに繋がる部位の内径及び外径をそれぞれｄ２、Ｄ２とする。又、小径部９２ｂの他端側の外径をＤ３とする。

【0028】

又、図７は、請求項２の（１）の態様に相当する変形例である。
図７に示すように、外筒９４ｘは、軸線Ｏ方向の一端側（図７の下側）の径大部９４ａと、径大部９４ａより小径で軸線Ｏ方向の他端側（図７の上側）の小径部９４ｂと、径大部９４ａと小径部９４ｂとを軸線Ｏ方向に繋ぐ段部９４ｓとを有している。
ここで、径大部９４ａ及び段部９４ｓは、図２の径大部９０ａ及び段部９０ｓと同一形状であるが、さらに、小径部９４ｂは、段部９４ｓに繋がる第１小径部９４ｃと、第１小径部９４ｃよりも他端側（図７の上側）の第２小径部９４ｄと、第１小径部９４ｃと第２小径部９４ｄとを軸線Ｏ方向に繋ぐ第２段部９４ｔとを有していることが異なる。そして、第２小径部９４ｄは第１小径部９４ｃよりも大径で（Ｄ３＞Ｄ２）、かつ径大部９４ａよりも小径とされている。
この場合、図４と同様に一の外筒の内側に、他の外筒が挿入された際、小径部９４ｂの先端側（他端側）の第２小径部９４ｄが第１小径部９４ｃよりも大径なため、第２小径部９４ｄが段部９４ｓの内面に確実に届き、研磨することができる。
従って、（ｄ１−ｄ２）≧（Ｄ２−Ｄ３）≧０という条件は、Ｄ３＞Ｄ２の場合は不要である。

【0029】

次に、図８を参照し、請求項２の（３）の態様について説明する。
図８に示すように、外筒９６ｘは、軸線Ｏ方向の一端側（図８の下側）の径大部９６ａと、径大部９６ａより小径で軸線Ｏ方向の他端側（図８の上側）の小径部９６ｂと、径大部９６ａと小径部９６ｂとを軸線Ｏ方向に繋ぐ段部９６ｓとを有している。
さらに、小径部９６ｂは、段部９６ｓに繋がる第１小径部９６ｃと、第１小径部９６ｃよりも他端側（図８の上側）の第２小径部９６ｄと、第１小径部９６ｃと第２小径部９６ｄとを軸線Ｏ方向に繋ぐ第２段部９６ｔとを有している。そして、第２小径部９６ｄは第１小径部９６ｃよりも小径で（Ｄ３＜Ｄ２）、第１小径部９６ｃは径大部９６ａよりも小径とされている。つまり、外筒９６ｘは２段となっている。

【0030】

さらに、請求項２の（２）と同様、（ｄ１−ｄ２）≧（Ｄ２−Ｄ３）≧０である。又、第２小径部９６ｄから第２段部９６ｔに繋がる部位の外面までの軸線方向長さをＬ３としたとき、Ｌ３≧Ｌ１である。
この場合、図４と同様に一の外筒の内側に、他の外筒が挿入された際、Ｌ３≧Ｌ１であるので、第２小径部９６ｄが段部９６ｓの内面に確実に届き、研磨することができる。
なお、第２小径部９６ｄから第２段部９６ｔに繋がる部位とは、第２段部９６ｔの内面９６ｉ２の曲率が他端側（図８の上側）から一端側（図８の下側）で変化する点とする。

【0031】

次に、図９を参照し、請求項２の（４）の態様について説明する。
図９に示すように、外筒９８ｘは、軸線Ｏ方向の一端側（図９の下側）の径大部９８ａと、径大部９８ａより小径で軸線Ｏ方向の他端側（図９の上側）の小径部９８ｂと、径大部９８ａと小径部９８ｂとを軸線Ｏ方向に繋ぐ段部９８ｓとを有している。
さらに、小径部９８ｂは、段部９８ｓに繋がる第１小径部９８ｃと、第１小径部９８ｃよりも他端側（図９の上側）の第２小径部９８ｄと、第１小径部９８ｃと第２小径部９８ｄとを軸線Ｏ方向に繋ぐ第２段部９８ｔとを有している。そして、第２小径部９８ｄは第１小径部９８ｃよりも小径で（Ｄ３＜Ｄ２）、第１小径部９８ｃは径大部９８ａよりも小径とされている。つまり、外筒９８ｘは２段となっている。

【0032】

さらに、請求項２の（２）と同様、（ｄ１−ｄ２）≧（Ｄ２−Ｄ３）≧０である。又、第１小径部９８ｃの段部９８ｓに繋がる部位から第２段部９８ｔの外面までの軸線方向長さをＬ２としたとき、Ｌ２とＬ３の少なくとも一方≧Ｌ１である。
この場合、図４と同様に一の外筒の内側に、他の外筒が挿入された際、Ｌ２とＬ３の少なくとも一方≧Ｌ１であるので、軸線Ｏ方向の他端側の端面や第２小径部９８ｄが段部９８ｓの内面に確実に届き、研磨することができる。
なお、Ｌ３＞Ｌ２≧Ｌ１の場合、軸線Ｏ方向の他端側の端面が段部９８ｓの内面に届く。Ｌ２＞Ｌ３≧Ｌ１の場合、第２小径部９８ｄが段部９８ｓの内面には届き、段部９８ｓの内面を研磨することはできる。
なお、Ｌ２は、Ｌ１とＬ３の間の部位である。

【0033】

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。例えば、金属筒の形状は上記に限定されない。
又、センサとしては、酸素センサの他、ＮＯｘセンサ、ＨＣ、Ｈ_２等のガス濃度を測定するためのガスセンサに適用することもできる。

【符号の説明】

【0034】

１０ センサ素子
９０、９０ｘ、９０ｘ１，９０ｘ２、９２ｘ、９４ｘ 金属筒（外筒）
９０ａ、９０ａ１ 径大部
９０ｂ、９０ｂ２ 小径部
９０ｃ、９４ｃ、９６ｃ、９８ｃ 第１小径部
９０ｄ、９４ｄ、９６ｄ、９８ｄ 第２小径部
９０ｓ、９０ｓ１、９０ｓ２、９２ｓ、９４ｓ、９６ｓ、９８ｓ 段部
９０ｔ、９４ｔ、９６ｔ、９８ｔ 第２段部
１００ ガスセンサ
Ｏ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】