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(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】
(24)【登録日】2022-08-16
(45)【発行日】2022-08-24
(54)【発明の名称】ガスセンサ
(51)【国際特許分類】
G01N 27/409 20060101AFI20220817BHJP
【ＦＩ】
G01N27/409 100
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019089953
(22)【出願日】2019-05-10
(65)【公開番号】P2020186945
(43)【公開日】2020-11-19
【審査請求日】2021-08-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000004695
【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ
(73)【特許権者】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】110000648
【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】萩野 翔太
(72)【発明者】
【氏名】中村 聡
(72)【発明者】
【氏名】小澤 直人
【審査官】倉持 俊輔
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－２０６４７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－７２６７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平６－１６８６１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平７－２７７３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１３４２１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１６７１３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－３２６５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１９９０３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１９８３６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－４９２０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第６２６６９９７（ＵＳ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２７／４０９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガス検知が可能な検知部（２１）を軸方向（Ｌ）の先端側位置に有するセンサ素子（２）と、前記検知部が前記軸方向の先端側（Ｌ１）に突出する状態で、前記センサ素子が挿通された筒形状のハウジング（４１）と、
前記センサ素子の前記軸方向の基端側位置に設けられた端子部（２２）に接触する接点端子（４４）と、
前記接点端子を保持するインシュレータ（４３）と、
前記接点端子に接続されて外部に引き出されたリード線（４８）と、
前記リード線を保持する封止部材（４７）と、
前記ハウジングの最大外径部を構成するフランジ部（４１１）から前記軸方向の基端側（Ｌ２）に突出して設けられた環状突起部（５）の外周に装着され、前記封止部材を内周側に保持する基端側カバー（４６Ａ，４６Ｂ）と、を備え、
前記環状突起部には、前記フランジ部の前記軸方向の基端側に突出する根元部（５１）と、前記根元部の前記軸方向の基端側に位置するとともに外周が前記根元部よりも縮径して前記根元部との間に環状の段差形状を形成する縮径部（５２）と、前記縮径部の前記軸方向の基端側に位置するとともに外周が前記縮径部よりもさらに縮径して前記縮径部との間に環状の段差形状を形成する一般部とが形成されており、
前記基端側カバーの前記軸方向における先端側端部（４６０）は、前記縮径部の外周に接合されており、
前記基端側カバーと前記一般部との間には、前記軸方向に直交する径方向の幅が前記基端側カバーの厚みよりも小さな環状の隙間が形成されている、ガスセンサ（１）。
【請求項2】
前記縮径部の前記軸方向の長さは、前記根元部の前記軸方向の長さ及び前記一般部の前記軸方向Ｌの長さよりも短い、請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項3】
ガス検知が可能な検知部（２１）を軸方向（Ｌ）の先端側位置に有するセンサ素子（２）と、前記検知部が前記軸方向の先端側（Ｌ１）に突出する状態で、前記センサ素子が挿通された筒形状のハウジング（４１）と、
前記センサ素子の前記軸方向の基端側位置に設けられた端子部（２２）に接触する接点端子（４４）と、
前記接点端子を保持するインシュレータ（４３）と、
前記接点端子に接続されて外部に引き出されたリード線（４８）と、
前記リード線を保持する封止部材（４７）と、
前記ハウジングの最大外径部を構成するフランジ部（４１１）から前記軸方向の基端側（Ｌ２）に突出して設けられた環状突起部（５）の外周に装着され、前記封止部材を内周側に保持する基端側カバー（４６Ａ，４６Ｂ）と、を備え、
前記基端側カバーの前記軸方向における先端側端部（４６０）の内周には、前記先端側端部の外周が前記軸方向に平行な状態のまま、凸部（４６６）が形成されており、
前記環状突起部と前記基端側カバーの前記先端側端部とは、前記凸部を介して接合されており、
前記基端側カバーと前記環状突起部との間には、前記凸部の前記軸方向に直交する径方向の幅と同じ幅の環状の隙間が形成されている、ガスセンサ（１）。
【請求項4】
ガス検知が可能な検知部（２１）を軸方向（Ｌ）の先端側位置に有するセンサ素子（２）と、前記検知部が前記軸方向の先端側（Ｌ１）に突出する状態で、前記センサ素子が挿通された筒形状のハウジング（４１）と、
前記センサ素子の前記軸方向の基端側位置に設けられた端子部（２２）に接触する接点端子（４４）と、
前記接点端子を保持するインシュレータ（４３）と、
前記接点端子に接続されて外部に引き出されたリード線（４８）と、
前記リード線を保持する封止部材（４７）と、
前記ハウジングの最大外径部を構成するフランジ部（４１１）から前記軸方向の基端側（Ｌ２）に突出して設けられた環状突起部（５）の外周に装着され、前記封止部材を内周側に保持する基端側カバー（４６Ａ，４６Ｂ）と、を備え、
前記環状突起部の前記軸方向の基端側の端面（５０１）には、凹部（５５）が形成されており、
前記基端側カバーの先端側端部（４６０）は、前記凹部に配置された状態で前記環状突起部に接合されている、ガスセンサ（１）。
【請求項5】
前記環状突起部と前記基端側カバーの前記先端側端部とが接合された接合面積（Ｘ１）は、前記ハウジングと前記基端側カバーの前記先端側端部とが界面を介して接触する接触面積（Ｘ２）よりも大きい、請求項１～４のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項6】
前記環状突起部には、前記インシュレータ又は前記センサ素子を前記ハウジングに固定するためのかしめ部（５３）が形成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項7】
前記基端側カバーは、前記環状突起部の外周に装着された第１基端側カバー（４６Ａ）と、前記第１基端側カバーの前記軸方向の基端側位置の外周に装着されて、前記封止部材を内周側に保持する第２基端側カバー（４６Ｂ）とによって構成されており、前記第１基端側カバーと前記第２基端側カバーとの間には、前記第１基端側カバーの熱伝導率及び前記第２基端側カバーの熱伝導率よりも熱伝導率が低い断熱部材（４９）が挟持されている、請求項１～６のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、センサ素子を備えるガスセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、車載用のガスセンサは、車両の内燃機関の排気管に配置されて、排気管を流れる排ガスを検出対象ガスとして、検出対象ガスに基づく内燃機関の空燃比、検出対象ガスにおける酸素の濃度等を求めるために使用される。ガスセンサにおいては、検知部を有するセンサ素子が筒形状のハウジングに挿通されるとともに、センサ素子の検知部がハウジングに装着された先端側カバーによって覆われ、かつ、センサ素子の配線部がハウジングに装着された基端側カバーによって覆われている。センサ素子の検知部及び先端側カバーは排気管内に配置されており、基端側カバーは排気管の外部に配置されている。
【0003】
内燃機関における燃料の燃焼を受けて、内燃機関の排気管内を通過する排ガスは、例えば、１１００℃程度の高温になる。そして、高温に加熱された排気管から、排気管に取り付けられたハウジングへ熱が伝達され、ハウジングから基端側カバーへと熱が伝達される。また、基端側カバーの内周側には、センサ素子に電気的に接続されたリード線を保持するためのゴム製の封止部材が配置されており、基端側カバーから封止部材へも熱が伝達される。
【0004】
封止部材を熱から保護する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたガスセンサがある。このガスセンサにおいては、グロメット（封止部材）の熱劣化を防止するために、センサ素子とグロメットとの間に、断熱性の高い大気層としての断熱空間を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１５－９９１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１のガスセンサにおいては、基端側カバーがハウジングに接触している面積が大きく、ハウジングから基端側カバーへの伝熱を十分に抑制することができない。発明者らの鋭意研究により、ハウジングから基端側カバーへの伝熱を抑制するためには、ハウジングと基端側カバーとの接触部分の構造に更なる工夫が必要であることが分かった。
【0007】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、ハウジングから伝達される熱によって封止部材が加熱されにくくし、封止部材を熱から効果的に保護することができるガスセンサを提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様は、ガス検知が可能な検知部（２１）を軸方向（Ｌ）の先端側位置に有するセンサ素子（２）と、
前記検知部が前記軸方向の先端側（Ｌ１）に突出する状態で、前記センサ素子が挿通された筒形状のハウジング（４１）と、
前記センサ素子の前記軸方向の基端側位置に設けられた端子部（２２）に接触する接点端子（４４）と、
前記接点端子を保持するインシュレータ（４３）と、
前記接点端子に接続されて外部に引き出されたリード線（４８）と、
前記リード線を保持する封止部材（４７）と、
前記ハウジングの最大外径部を構成するフランジ部（４１１）から前記軸方向の基端側（Ｌ２）に突出して設けられた環状突起部（５）の外周に装着され、前記封止部材を内周側に保持する基端側カバー（４６Ａ，４６Ｂ）と、を備え、
前記環状突起部には、前記フランジ部の前記軸方向の基端側に突出する根元部（５１）と、前記根元部の前記軸方向の基端側に位置するとともに外周が前記根元部よりも縮径して前記根元部との間に環状の段差形状を形成する縮径部（５２）と、前記縮径部の前記軸方向の基端側に位置するとともに外周が前記縮径部よりもさらに縮径して前記縮径部との間に環状の段差形状を形成する一般部とが形成されており、
前記基端側カバーの前記軸方向における先端側端部（４６０）は、前記縮径部の外周に接合されており、
前記基端側カバーと前記一般部との間には、前記軸方向に直交する径方向の幅が前記基端側カバーの厚みよりも小さな環状の隙間が形成されている、ガスセンサ（１）にある。
前記検知部が前記軸方向の先端側（Ｌ１）に突出する状態で、前記センサ素子が挿通された筒形状のハウジング（４１）と、
前記センサ素子の前記軸方向の基端側位置に設けられた端子部（２２）に接触する接点端子（４４）と、
前記接点端子を保持するインシュレータ（４３）と、
前記接点端子に接続されて外部に引き出されたリード線（４８）と、
前記リード線を保持する封止部材（４７）と、
前記ハウジングの最大外径部を構成するフランジ部（４１１）から前記軸方向の基端側（Ｌ２）に突出して設けられた環状突起部（５）の外周に装着され、前記封止部材を内周側に保持する基端側カバー（４６Ａ，４６Ｂ）と、を備え、
前記環状突起部には、前記フランジ部の前記軸方向の基端側に突出する根元部（５１）と、前記根元部の前記軸方向の基端側に位置するとともに外周が前記根元部よりも縮径して前記根元部との間に環状の段差形状を形成する縮径部（５２）と、前記縮径部の前記軸方向の基端側に位置するとともに外周が前記縮径部よりもさらに縮径して前記縮径部との間に環状の段差形状を形成する一般部とが形成されており、
前記基端側カバーの前記軸方向における先端側端部（４６０）は、前記縮径部の外周に接合されており、
前記基端側カバーと前記一般部との間には、前記軸方向に直交する径方向の幅が前記基端側カバーの厚みよりも小さな環状の隙間が形成されている、ガスセンサ（１）にある。
【0009】
本発明の他の態様は、ガス検知が可能な検知部（２１）を軸方向（Ｌ）の先端側位置に有するセンサ素子（２）と、
前記検知部が前記軸方向の先端側（Ｌ１）に突出する状態で、前記センサ素子が挿通された筒形状のハウジング（４１）と、
前記センサ素子の前記軸方向の基端側位置に設けられた端子部（２２）に接触する接点端子（４４）と、
前記接点端子を保持するインシュレータ（４３）と、
前記接点端子に接続されて外部に引き出されたリード線（４８）と、
前記リード線を保持する封止部材（４７）と、
前記ハウジングの最大外径部を構成するフランジ部（４１１）から前記軸方向の基端側（Ｌ２）に突出して設けられた環状突起部（５）の外周に装着され、前記封止部材を内周側に保持する基端側カバー（４６Ａ，４６Ｂ）と、を備え、
前記基端側カバーの前記軸方向における先端側端部（４６０）の内周には、前記先端側端部の外周が前記軸方向に平行な状態のまま、凸部（４６６）が形成されており、
前記環状突起部と前記基端側カバーの前記先端側端部とは、前記凸部を介して接合されており、
前記基端側カバーと前記環状突起部との間には、前記凸部の前記軸方向に直交する径方向の幅と同じ幅の環状の隙間が形成されている、ガスセンサ（１）にある。
前記検知部が前記軸方向の先端側（Ｌ１）に突出する状態で、前記センサ素子が挿通された筒形状のハウジング（４１）と、
前記センサ素子の前記軸方向の基端側位置に設けられた端子部（２２）に接触する接点端子（４４）と、
前記接点端子を保持するインシュレータ（４３）と、
前記接点端子に接続されて外部に引き出されたリード線（４８）と、
前記リード線を保持する封止部材（４７）と、
前記ハウジングの最大外径部を構成するフランジ部（４１１）から前記軸方向の基端側（Ｌ２）に突出して設けられた環状突起部（５）の外周に装着され、前記封止部材を内周側に保持する基端側カバー（４６Ａ，４６Ｂ）と、を備え、
前記基端側カバーの前記軸方向における先端側端部（４６０）の内周には、前記先端側端部の外周が前記軸方向に平行な状態のまま、凸部（４６６）が形成されており、
前記環状突起部と前記基端側カバーの前記先端側端部とは、前記凸部を介して接合されており、
前記基端側カバーと前記環状突起部との間には、前記凸部の前記軸方向に直交する径方向の幅と同じ幅の環状の隙間が形成されている、ガスセンサ（１）にある。
【0010】
本発明の更に他の態様は、ガス検知が可能な検知部（２１）を軸方向（Ｌ）の先端側位置に有するセンサ素子（２）と、
前記検知部が前記軸方向の先端側（Ｌ１）に突出する状態で、前記センサ素子が挿通された筒形状のハウジング（４１）と、
前記センサ素子の前記軸方向の基端側位置に設けられた端子部（２２）に接触する接点端子（４４）と、
前記接点端子を保持するインシュレータ（４３）と、
前記接点端子に接続されて外部に引き出されたリード線（４８）と、
前記リード線を保持する封止部材（４７）と、
前記ハウジングの最大外径部を構成するフランジ部（４１１）から前記軸方向の基端側（Ｌ２）に突出して設けられた環状突起部（５）の外周に装着され、前記封止部材を内周側に保持する基端側カバー（４６Ａ，４６Ｂ）と、を備え、
前記環状突起部の前記軸方向の基端側の端面（５０１）には、凹部（５５）が形成されており、
前記基端側カバーの先端側端部（４６０）は、前記凹部に配置された状態で前記環状突起部に接合されている、ガスセンサ（１）にある。
前記検知部が前記軸方向の先端側（Ｌ１）に突出する状態で、前記センサ素子が挿通された筒形状のハウジング（４１）と、
前記センサ素子の前記軸方向の基端側位置に設けられた端子部（２２）に接触する接点端子（４４）と、
前記接点端子を保持するインシュレータ（４３）と、
前記接点端子に接続されて外部に引き出されたリード線（４８）と、
前記リード線を保持する封止部材（４７）と、
前記ハウジングの最大外径部を構成するフランジ部（４１１）から前記軸方向の基端側（Ｌ２）に突出して設けられた環状突起部（５）の外周に装着され、前記封止部材を内周側に保持する基端側カバー（４６Ａ，４６Ｂ）と、を備え、
前記環状突起部の前記軸方向の基端側の端面（５０１）には、凹部（５５）が形成されており、
前記基端側カバーの先端側端部（４６０）は、前記凹部に配置された状態で前記環状突起部に接合されている、ガスセンサ（１）にある。
【発明の効果】
【0011】
（一態様のガスセンサ）
前記一態様のガスセンサにおいては、ハウジングと基端側カバーとが接触する部位の面積を極力小さくし、ハウジングから基端側カバーへの伝熱が生じにくくする工夫をしている。具体的には、ハウジングに設けられた環状突起部に、フランジ部に繋がる根元部と、外周が根元部よりも縮径した縮径部とを形成している。そして、基端側カバーの軸方向における先端側端部は、環状突起部の縮径部の外周に接合されている。
前記一態様のガスセンサにおいては、ハウジングと基端側カバーとが接触する部位の面積を極力小さくし、ハウジングから基端側カバーへの伝熱が生じにくくする工夫をしている。具体的には、ハウジングに設けられた環状突起部に、フランジ部に繋がる根元部と、外周が根元部よりも縮径した縮径部とを形成している。そして、基端側カバーの軸方向における先端側端部は、環状突起部の縮径部の外周に接合されている。
【0012】
この構成により、環状突起部の縮径部における軸方向の長さを短くし、環状突起部の縮径部に基端側カバーの軸方向における先端側の端部が接触する面積を小さくすることができる。これにより、ハウジングと基端側カバーとが接触する部位の面積を極力小さくすることができる。そのため、ハウジングから基端側カバーへ熱が伝わりにくくなり、基端側カバーから、基端側カバーの内周側に配置された封止部材へ熱が伝わりにくくなる。
【0013】
それ故、前記一態様のガスセンサによれば、ハウジングから伝達される熱によって封止部材が加熱されにくくし、封止部材を熱から効果的に保護することができる。
【0014】
（他の態様のガスセンサ）
前記他の態様のガスセンサにおいても、ハウジングと基端側カバーとが接触する部位の面積を極力小さくし、ハウジングから基端側カバーへの伝熱が生じにくくする工夫をしている。具体的には、ハウジングに設けられた環状突起部の外周、及び基端側カバーの軸方向における先端側端部の内周の少なくとも一方に、凸部を形成している。そして、環状突起部と基端側カバーの先端側端部とは、凸部を介して接合されている。
前記他の態様のガスセンサにおいても、ハウジングと基端側カバーとが接触する部位の面積を極力小さくし、ハウジングから基端側カバーへの伝熱が生じにくくする工夫をしている。具体的には、ハウジングに設けられた環状突起部の外周、及び基端側カバーの軸方向における先端側端部の内周の少なくとも一方に、凸部を形成している。そして、環状突起部と基端側カバーの先端側端部とは、凸部を介して接合されている。
【0015】
この構成により、凸部における軸方向の長さを短くし、凸部と基端側カバー又は環状突起部とが接触する面積を小さくすることができる。これにより、ハウジングと基端側カバーとが接触する部位の面積を極力小さくすることができる。そのため、ハウジングから基端側カバーへ熱が伝わりにくくなり、基端側カバーから、基端側カバーの内周側に配置された封止部材に熱が伝わりにくくなる。
【0016】
それ故、前記他の態様のガスセンサによっても、ハウジングから伝達される熱によって封止部材が加熱されにくくし、封止部材を熱から効果的に保護することができる。
【0017】
（更に他の態様のガスセンサ）
前記更に他の態様のガスセンサにおいても、ハウジングと基端側カバーとが接触する部位の面積を極力小さくし、ハウジングから基端側カバーへの伝熱が生じにくくする工夫をしている。具体的には、環状突起部の軸方向の基端側の端面には、凹部を形成している。そして、基端側カバーの先端側端部は、凹部に配置された状態で環状突起部に接合されている。
前記更に他の態様のガスセンサにおいても、ハウジングと基端側カバーとが接触する部位の面積を極力小さくし、ハウジングから基端側カバーへの伝熱が生じにくくする工夫をしている。具体的には、環状突起部の軸方向の基端側の端面には、凹部を形成している。そして、基端側カバーの先端側端部は、凹部に配置された状態で環状突起部に接合されている。
【0018】
この構成により、凹部における軸方向の長さを短くし、凹部と基端側カバーとが接触する面積を小さくすることができる。これにより、ハウジングと基端側カバーとが接触する部位の面積を極力小さくすることができる。そのため、ハウジングから基端側カバーへ熱が伝わりにくくなり、基端側カバーから、基端側カバーの内周側に配置された封止部材に熱が伝わりにくくなる。
【0019】
それ故、前記更に他の態様のガスセンサによっても、ハウジングから伝達される熱によって封止部材が加熱されにくくし、封止部材を熱から効果的に保護することができる。
【0020】
なお、本発明の一態様において示す各構成要素のカッコ書きの符号は、実施形態における図中の符号との対応関係を示すが、各構成要素を実施形態の内容のみに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【発明を実施するための形態】
【0022】
前述したガスセンサにかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
本形態のガスセンサ１は、図１に示すように、センサ素子２、ハウジング４１、接点端子４４、インシュレータとしての第２インシュレータ４３、リード線４８、封止部材４７及び基端側カバー４６Ａ，４６Ｂを備える。センサ素子２は、ガス検知が可能な検知部２１を軸方向Ｌの先端側Ｌ１の位置に有する。ハウジング４１は筒形状に形成されており、ハウジング４１の内周側には、センサ素子２が挿通されている。センサ素子２の検知部２１は、ハウジング４１における軸方向Ｌの先端側Ｌ１の端面から先端側Ｌ１に突出している。
＜実施形態１＞
本形態のガスセンサ１は、図１に示すように、センサ素子２、ハウジング４１、接点端子４４、インシュレータとしての第２インシュレータ４３、リード線４８、封止部材４７及び基端側カバー４６Ａ，４６Ｂを備える。センサ素子２は、ガス検知が可能な検知部２１を軸方向Ｌの先端側Ｌ１の位置に有する。ハウジング４１は筒形状に形成されており、ハウジング４１の内周側には、センサ素子２が挿通されている。センサ素子２の検知部２１は、ハウジング４１における軸方向Ｌの先端側Ｌ１の端面から先端側Ｌ１に突出している。
【0023】
接点端子４４は、センサ素子２の軸方向Ｌの基端側Ｌ２の位置に設けられた端子部２２に接触している。第２インシュレータ４３は、接点端子４４を保持している。リード線４８は、接点端子４４に接続されて、ガスセンサ１の外部に引き出されている。封止部材４７は、リード線４８を保持している。基端側カバー４６Ａは、ハウジング４１の最大外径部を構成するフランジ部４１１から軸方向Ｌの基端側Ｌ２に突出して設けられた環状突起部５の外周に装着されており、かつ封止部材４７を内周側に保持している。
【0024】
図２～図４に示すように、環状突起部５には、フランジ部４１１に繋がる根元部５１と、根元部５１の軸方向Ｌの基端側Ｌ２に位置して、外周が根元部５１よりも縮径した縮径部５２とが形成されている。縮径部５２の外径は、根元部５１の外径よりも小さい。基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌにおける先端側Ｌ１の端部４６０は、縮径部５２の外周に接合されている。
【0025】
以下に、本形態のガスセンサ１について詳説する。
（ガスセンサ１）
図１に示すように、ガスセンサ１は、車両の内燃機関（エンジン）の排気管７の取付口７１に配置され、排気管７を流れる排ガスＧを検出対象ガスとして、検出対象ガスにおける酸素濃度等を検出するために用いられる。ガスセンサ１は、排ガスＧにおける酸素濃度、未燃ガス濃度等に基づいて、内燃機関における空燃比を求める空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）として用いることができる。空燃比センサは、理論空燃比と比べて空気に対する燃料の割合が多い燃料リッチの状態から、理論空燃比と比べて空気に対する燃料の割合が少ない燃料リーンの状態まで定量的に連続して空燃比を検出することができるものである。また、ガスセンサ１は、空燃比センサ以外にも、酸素濃度を求める種々の用途として用いることができる。
（ガスセンサ１）
図１に示すように、ガスセンサ１は、車両の内燃機関（エンジン）の排気管７の取付口７１に配置され、排気管７を流れる排ガスＧを検出対象ガスとして、検出対象ガスにおける酸素濃度等を検出するために用いられる。ガスセンサ１は、排ガスＧにおける酸素濃度、未燃ガス濃度等に基づいて、内燃機関における空燃比を求める空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）として用いることができる。空燃比センサは、理論空燃比と比べて空気に対する燃料の割合が多い燃料リッチの状態から、理論空燃比と比べて空気に対する燃料の割合が少ない燃料リーンの状態まで定量的に連続して空燃比を検出することができるものである。また、ガスセンサ１は、空燃比センサ以外にも、酸素濃度を求める種々の用途として用いることができる。
【0026】
排気管７には、排ガスＧ中の有害物質を浄化するための触媒が配置されており、ガスセンサ１は、排気管７における排ガスＧの流れ方向において、触媒の上流側又は下流側のいずれに配置することもできる。また、ガスセンサ１は、排ガスＧを利用して内燃機関が吸入する空気の密度を高める過給機の吸入側の配管に配置することもできる。また、ガスセンサ１を配置する配管は、内燃機関から排気管７に排気される排ガスＧの一部を、内燃機関の吸気管に再循環させる排気再循環機構における配管とすることもできる。
【0027】
（センサ素子２）
図５及び図６に示すように、本形態のセンサ素子２は、長尺の長方形状に形成されており、固体電解質体３１、排気電極３１１及び大気電極３１２、第１絶縁体３３Ａ、第２絶縁体３３Ｂ、ガス室３５、大気ダクト３６及び発熱体３４を備える。センサ素子２は、固体電解質体３１に、各絶縁体３３Ａ，３３Ｂ及び発熱体３４が積層された積層タイプのものである。
図５及び図６に示すように、本形態のセンサ素子２は、長尺の長方形状に形成されており、固体電解質体３１、排気電極３１１及び大気電極３１２、第１絶縁体３３Ａ、第２絶縁体３３Ｂ、ガス室３５、大気ダクト３６及び発熱体３４を備える。センサ素子２は、固体電解質体３１に、各絶縁体３３Ａ，３３Ｂ及び発熱体３４が積層された積層タイプのものである。
【0028】
本形態において、センサ素子２の軸方向Ｌとは、センサ素子２が長尺形状に延びる方向のことをいう。また、軸方向Ｌに直交し、固体電解質体３１と各絶縁体３３Ａ，３３Ｂとが積層された方向、換言すれば、固体電解質体３１、各絶縁体３３Ａ，３３Ｂ及び発熱体３４が積層された方向を、積層方向Ｄという。また、軸方向Ｌと積層方向Ｄとに直交する方向を、幅方向Ｗという。また、センサ素子２の軸方向Ｌにおいて、排ガスＧに晒される側を先端側Ｌ１といい、先端側Ｌ１の反対側を基端側Ｌ２という。
【0029】
（固体電解質体３１、排気電極３１１及び大気電極３１２）
図５及び図６に示すように、固体電解質体３１は、所定の活性温度において、酸素イオン（Ｏ2-）の伝導性を有するものである。固体電解質体３１の第１表面３０１には、排ガスＧに晒される排気電極３１１が設けられており、固体電解質体３１の第２表面３０２には、大気Ａに晒される大気電極３１２が設けられている。排気電極３１１と大気電極３１２とは、センサ素子２の軸方向Ｌの、排ガスＧに晒される先端側Ｌ１の部位において、固体電解質体３１を介して積層方向Ｄに重なる位置に配置されている。センサ素子２の軸方向Ｌの先端側Ｌ１の部位には、排気電極３１１及び大気電極３１２と、これらの電極３１１，３１２の間に挟まれた固体電解質体３１の部分とによる検知部２１が形成されている。第１絶縁体３３Ａは、固体電解質体３１の第１表面３０１に積層されており、第２絶縁体３３Ｂは、固体電解質体３１の第２表面３０２に積層されている。
図５及び図６に示すように、固体電解質体３１は、所定の活性温度において、酸素イオン（Ｏ2-）の伝導性を有するものである。固体電解質体３１の第１表面３０１には、排ガスＧに晒される排気電極３１１が設けられており、固体電解質体３１の第２表面３０２には、大気Ａに晒される大気電極３１２が設けられている。排気電極３１１と大気電極３１２とは、センサ素子２の軸方向Ｌの、排ガスＧに晒される先端側Ｌ１の部位において、固体電解質体３１を介して積層方向Ｄに重なる位置に配置されている。センサ素子２の軸方向Ｌの先端側Ｌ１の部位には、排気電極３１１及び大気電極３１２と、これらの電極３１１，３１２の間に挟まれた固体電解質体３１の部分とによる検知部２１が形成されている。第１絶縁体３３Ａは、固体電解質体３１の第１表面３０１に積層されており、第２絶縁体３３Ｂは、固体電解質体３１の第２表面３０２に積層されている。
【0030】
固体電解質体３１は、ジルコニア系酸化物からなり、ジルコニアを主成分とし（５０質量％以上含有し）、希土類金属元素又はアルカリ土類金属元素によってジルコニアの一部を置換させた安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアからなる。固体電解質体３１を構成するジルコニアの一部は、イットリア、スカンジア又はカルシアによって置換することができる。
【0031】
排気電極３１１及び大気電極３１２は、酸素に対する触媒活性を示す貴金属としての白金、及び固体電解質体３１との共材としてのジルコニア系酸化物を含有している。共材は、固体電解質体３１にペースト状の電極材料を印刷（塗布）して固体電解質体３１及び電極材料を焼成する際に、電極材料によって形成される排気電極３１１及び大気電極３１２と固体電解質体３１との結合強度を維持するためのものである。
【0032】
図５に示すように、排気電極３１１及び大気電極３１２には、これらの電極３１１，３１２をガスセンサ１の外部と電気接続するための電極リード部３１３が接続されている。電極リード部３１３は、センサ素子２の軸方向Ｌの基端側Ｌ２の部位まで引き出されている。
【0033】
（ガス室３５）
図５及び図６に示すように、固体電解質体３１の第１表面３０１には、第１絶縁体３３Ａと固体電解質体３１とに囲まれたガス室３５が隣接して形成されている。ガス室３５は、第１絶縁体３３Ａの軸方向Ｌの先端側Ｌ１の部位において、排気電極３１１を収容する位置に形成されている。ガス室３５は、第１絶縁体３３Ａと拡散抵抗部３２と固体電解質体３１とによって閉じられた空間部として形成されている。排気管７内を流れる排ガスＧは、拡散抵抗部３２を通過してガス室３５内に導入される。
図５及び図６に示すように、固体電解質体３１の第１表面３０１には、第１絶縁体３３Ａと固体電解質体３１とに囲まれたガス室３５が隣接して形成されている。ガス室３５は、第１絶縁体３３Ａの軸方向Ｌの先端側Ｌ１の部位において、排気電極３１１を収容する位置に形成されている。ガス室３５は、第１絶縁体３３Ａと拡散抵抗部３２と固体電解質体３１とによって閉じられた空間部として形成されている。排気管７内を流れる排ガスＧは、拡散抵抗部３２を通過してガス室３５内に導入される。
【0034】
（拡散抵抗部３２）
図５に示すように、本形態の拡散抵抗部３２は、ガス室３５の軸方向Ｌの先端側Ｌ１に隣接して設けられている。拡散抵抗部３２は、第１絶縁体３３Ａにおいて、ガス室３５の軸方向Ｌの先端側Ｌ１に隣接して開口された導入口内に配置されている。拡散抵抗部３２は、アルミナ等の多孔質の金属酸化物によって形成されている。ガス室３５に導入される排ガスＧの拡散速度（流量）は、排ガスＧが拡散抵抗部３２における気孔を透過する速度が制限されることによって決定される。
図５に示すように、本形態の拡散抵抗部３２は、ガス室３５の軸方向Ｌの先端側Ｌ１に隣接して設けられている。拡散抵抗部３２は、第１絶縁体３３Ａにおいて、ガス室３５の軸方向Ｌの先端側Ｌ１に隣接して開口された導入口内に配置されている。拡散抵抗部３２は、アルミナ等の多孔質の金属酸化物によって形成されている。ガス室３５に導入される排ガスＧの拡散速度（流量）は、排ガスＧが拡散抵抗部３２における気孔を透過する速度が制限されることによって決定される。
【0035】
拡散抵抗部３２は、ガス室３５の幅方向Ｗの両側に隣接して形成してもよい。この場合には、拡散抵抗部３２は、第１絶縁体３３Ａにおいて、ガス室３５の幅方向Ｗの両側に隣接して開口された導入口内に配置される。なお、拡散抵抗部３２は、多孔質体を用いて形成する以外にも、ガス室３５に連通された小さな貫通穴であるピンホールを用いて形成することもできる。
【0036】
（大気ダクト３６）
図５～図７に示すように、固体電解質体３１の第２表面３０２には、第２絶縁体３３Ｂと固体電解質体３１とに囲まれた大気ダクト３６が隣接して形成されている。大気ダクト３６は、第２絶縁体３３Ｂにおける、大気電極３１２を収容する軸方向Ｌの部位から、センサ素子２の軸方向Ｌにおける、大気Ａに晒される基端位置まで形成されている。センサ素子２の軸方向Ｌの基端位置には、大気ダクト３６の大気導入部としての基端開口部３６１が形成されている。大気ダクト３６は、基端開口部３６１から固体電解質体３１を介してガス室３５と積層方向Ｄに重なる位置まで形成されている。大気ダクト３６には、基端開口部３６１から大気Ａが導入される。
図５～図７に示すように、固体電解質体３１の第２表面３０２には、第２絶縁体３３Ｂと固体電解質体３１とに囲まれた大気ダクト３６が隣接して形成されている。大気ダクト３６は、第２絶縁体３３Ｂにおける、大気電極３１２を収容する軸方向Ｌの部位から、センサ素子２の軸方向Ｌにおける、大気Ａに晒される基端位置まで形成されている。センサ素子２の軸方向Ｌの基端位置には、大気ダクト３６の大気導入部としての基端開口部３６１が形成されている。大気ダクト３６は、基端開口部３６１から固体電解質体３１を介してガス室３５と積層方向Ｄに重なる位置まで形成されている。大気ダクト３６には、基端開口部３６１から大気Ａが導入される。
【0037】
（発熱体３４）
図５～図７に示すように、発熱体３４は、大気ダクト３６を形成する第２絶縁体３３Ｂ内に埋設されており、通電によって発熱する発熱部３４１と、発熱部３４１に繋がる発熱体リード部３４２とを有する。発熱部３４１は、固体電解質体３１と各絶縁体３３Ａ，３３Ｂとの積層方向Ｄにおいて、少なくとも一部が排気電極３１１及び大気電極３１２に重なる位置に配置されている。
図５～図７に示すように、発熱体３４は、大気ダクト３６を形成する第２絶縁体３３Ｂ内に埋設されており、通電によって発熱する発熱部３４１と、発熱部３４１に繋がる発熱体リード部３４２とを有する。発熱部３４１は、固体電解質体３１と各絶縁体３３Ａ，３３Ｂとの積層方向Ｄにおいて、少なくとも一部が排気電極３１１及び大気電極３１２に重なる位置に配置されている。
【0038】
また、発熱体３４は、通電によって発熱する発熱部３４１と、発熱部３４１の、軸方向Ｌの基端側Ｌ２に繋がる一対の発熱体リード部３４２とを有する。発熱部３４１は、直線部分及び曲線部分によって蛇行する線状の導体部によって形成されている。本形態の発熱部３４１の直線部分は、軸方向Ｌに平行に形成されている。発熱体リード部３４２は、軸方向Ｌに平行な直線状の導体部によって形成されている。発熱部３４１の単位長さ当たりの抵抗値は、発熱体リード部３４２の単位長さ当たりの抵抗値よりも大きい。発熱体リード部３４２は、発熱部３４１から軸方向Ｌの基端側Ｌ２の部位まで引き出されている。発熱体３４は、導電性を有する金属材料を含有している。
【0039】
図５及び図７に示すように、本形態の発熱部３４１は、発熱体３４における軸方向Ｌの先端側Ｌ１の位置において、軸方向Ｌに蛇行する形状に形成されている。なお、発熱部３４１は、幅方向Ｗに蛇行して形成されていてもよい。発熱部３４１は、軸方向Ｌに直交する積層方向Ｄにおいて、排気電極３１１及び大気電極３１２に対向する位置に配置されている。換言すれば、発熱部３４１は、センサ素子２の軸方向Ｌの先端側Ｌ１の部位において、排気電極３１１及び大気電極３１２に対して積層方向Ｄに重なる位置に配置されている。
【0040】
発熱部３４１の断面積は、発熱体リード部３４２の断面積よりも小さく、発熱部３４１の単位長さ当たりの抵抗値は、発熱体リード部３４２の単位長さ当たりの抵抗値よりも高い。この断面積とは、発熱部３４１及び発熱体リード部３４２が延びる方向に直交する面の断面積のことをいう。そして、一対の発熱体リード部３４２に電圧が印加されると、発熱部３４１がジュール熱によって発熱し、この発熱によって、検知部２１の周辺が目標とする温度に加熱される。
【0041】
（各絶縁体３３Ａ，３３Ｂ）
図５及び図６に示すように、第１絶縁体３３Ａは、ガス室３５を形成するものであり、第２絶縁体３３Ｂは、大気ダクト３６を形成するとともに発熱体３４を埋設するものである。第１絶縁体３３Ａ及び第２絶縁体３３Ｂは、アルミナ（酸化アルミニウム）等の金属酸化物によって形成されている。各絶縁体３３Ａ，３３Ｂは、排ガスＧ又は大気Ａである気体が透過することができない緻密体として形成されており、各絶縁体３３Ａ，３３Ｂには、気体が通過することができる気孔がほとんど形成されていない。
図５及び図６に示すように、第１絶縁体３３Ａは、ガス室３５を形成するものであり、第２絶縁体３３Ｂは、大気ダクト３６を形成するとともに発熱体３４を埋設するものである。第１絶縁体３３Ａ及び第２絶縁体３３Ｂは、アルミナ（酸化アルミニウム）等の金属酸化物によって形成されている。各絶縁体３３Ａ，３３Ｂは、排ガスＧ又は大気Ａである気体が透過することができない緻密体として形成されており、各絶縁体３３Ａ，３３Ｂには、気体が通過することができる気孔がほとんど形成されていない。
【0042】
（センサ素子２の端子部２２）
図１に示すように、センサ素子２の端子部２２は、排気電極３１１及び大気電極３１２の各電極リード部３１３、及び一対の発熱体リード部３４２の軸方向Ｌの基端部に電気的に接続されている。端子部２２は、センサ素子２の軸方向Ｌの基端部における両側の側面に配置されている。各電極リード部３１３及び発熱体リード部３４２の軸方向Ｌの基端部は、各絶縁体３３Ａ，３３Ｂに形成されたスルーホールを介して端子部２２に接続されている。
図１に示すように、センサ素子２の端子部２２は、排気電極３１１及び大気電極３１２の各電極リード部３１３、及び一対の発熱体リード部３４２の軸方向Ｌの基端部に電気的に接続されている。端子部２２は、センサ素子２の軸方向Ｌの基端部における両側の側面に配置されている。各電極リード部３１３及び発熱体リード部３４２の軸方向Ｌの基端部は、各絶縁体３３Ａ，３３Ｂに形成されたスルーホールを介して端子部２２に接続されている。
【0043】
（多孔質層３７）
図１に示すように、センサ素子２の軸方向Ｌの先端側Ｌ１の部位の全周には、排気電極３１１に対する被毒物質、排気管７内に生じる凝縮水等を捕獲するための多孔質層３７が設けられている。多孔質層３７は、アルミナ等の多孔質のセラミックス（金属酸化物）によって形成されている。多孔質層３７の気孔率は、拡散抵抗部３２の気孔率よりも大きく、多孔質層３７を透過することができる排ガスＧの流量は、拡散抵抗部３２を透過することができる排ガスＧの流量よりも多い。
図１に示すように、センサ素子２の軸方向Ｌの先端側Ｌ１の部位の全周には、排気電極３１１に対する被毒物質、排気管７内に生じる凝縮水等を捕獲するための多孔質層３７が設けられている。多孔質層３７は、アルミナ等の多孔質のセラミックス（金属酸化物）によって形成されている。多孔質層３７の気孔率は、拡散抵抗部３２の気孔率よりも大きく、多孔質層３７を透過することができる排ガスＧの流量は、拡散抵抗部３２を透過することができる排ガスＧの流量よりも多い。
【0044】
ここで、本形態のガスセンサ１において、センサ素子２の軸方向Ｌに直交する、センサ素子２の中心軸線から放射状に延びる方向を径方向Ｒという。中心軸線とは、センサ素子２の、軸方向Ｌに直交する断面の図心を通る仮想線のことをいう。
【0045】
（ハウジング４１）
図１に示すように、ハウジング４１は、ガスセンサ１を排気管７の取付口７１に締め付けるために用いられる。ハウジング４１は、最大外径部を構成するフランジ部４１１と、フランジ部４１１の軸方向Ｌの先端側Ｌ１に形成された先端側筒部４１２と、フランジ部４１１の軸方向Ｌの基端側Ｌ２に形成された基端側筒部としての環状突起部５とを有する。「最大外径部」とは、ハウジング４１において、径方向Ｒの半径寸法が最も大きい部位のことを示す。フランジ部４１１の外周は、ガスセンサ１が工具によって取付口７１に締め付けられる際に利用される六角形状に形成されている。先端側筒部４１２及び環状突起部５は、円筒形状に形成されている。
図１に示すように、ハウジング４１は、ガスセンサ１を排気管７の取付口７１に締め付けるために用いられる。ハウジング４１は、最大外径部を構成するフランジ部４１１と、フランジ部４１１の軸方向Ｌの先端側Ｌ１に形成された先端側筒部４１２と、フランジ部４１１の軸方向Ｌの基端側Ｌ２に形成された基端側筒部としての環状突起部５とを有する。「最大外径部」とは、ハウジング４１において、径方向Ｒの半径寸法が最も大きい部位のことを示す。フランジ部４１１の外周は、ガスセンサ１が工具によって取付口７１に締め付けられる際に利用される六角形状に形成されている。先端側筒部４１２及び環状突起部５は、円筒形状に形成されている。
【0046】
先端側筒部４１２の軸方向Ｌの基端側Ｌ２の部分の外周には、取付口７１のめねじに締め付けられるおねじが形成されている。先端側筒部４１２の軸方向Ｌの先端側Ｌ１の部分には、後述する先端側カバー４５Ａ，４５Ｂが装着される装着部４１３が形成されている。
【0047】
環状突起部５には、第１インシュレータ４２をハウジング４１に固定するためのかしめ部５３が形成されている。かしめ部５３は、径方向Ｒの内周側に折り曲げられて、第１インシュレータ４２がハウジング４１の中心穴４１０から軸方向Ｌの基端側Ｌ２へ抜け出さないようにする。なお、図８に示すように、第１インシュレータ４２及び第２インシュレータ４３の構造によっては、環状突起部５にかしめ部５３が形成されない場合もある。また、かしめ部５３は、コップタイプのセンサ素子２をハウジング４１に固定するものであってもよい。
【0048】
（基端側カバー４６Ａ，４６Ｂ）
図１に示すように、基端側カバー４６Ａ，４６Ｂは、ガスセンサ１の軸方向Ｌの基端側Ｌ２に位置する配線部を覆って、この配線部を大気Ａ中の水等から保護するためのものである。配線部は、センサ素子２に電気的に繋がる部分としての、接点端子４４、接点端子４４とリード線４８との接続部分（接続金具４４１）等によって構成される。
図１に示すように、基端側カバー４６Ａ，４６Ｂは、ガスセンサ１の軸方向Ｌの基端側Ｌ２に位置する配線部を覆って、この配線部を大気Ａ中の水等から保護するためのものである。配線部は、センサ素子２に電気的に繋がる部分としての、接点端子４４、接点端子４４とリード線４８との接続部分（接続金具４４１）等によって構成される。
【0049】
基端側カバー４６Ａ，４６Ｂは、大気Ａ中の水がガスセンサ１内に浸入することを防止する撥水フィルタ４６２を挟持するために、２部品に分かれて形成されている。具体的には、本形態の基端側カバー４６Ａ，４６Ｂは、ハウジング４１の環状突起部５の外周に装着された第１基端側カバー４６Ａと、第１基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌの基端側Ｌ２の位置の外周に装着された第２基端側カバー４６Ｂとを有する。第２基端側カバー４６Ｂの軸方向Ｌの先端側Ｌ１の部分は、第１基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌの基端側Ｌ２の部分の外周に装着されている。
【0050】
第１基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌにおける先端側Ｌ１の端部は、ハウジング４１の環状突起部５の外周に、溶接等によって接合されている。また、この接合を行う以外にも、第１基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌにおける先端側Ｌ１の端部内に、ハウジング４１の環状突起部５を圧入することもできる。
【0051】
第２基端側カバー４６Ｂの軸方向Ｌの基端側Ｌ２の部分の内周側には、複数のリード線４８を保持する封止部材４７が保持されている。撥水フィルタ４６２は、第１基端側カバー４６Ａと第２基端側カバー４６Ｂとの間、及び第２基端側カバー４６Ｂと封止部材４７との間に挟持されている。
【0052】
図１に示すように、第２基端側カバー４６Ｂの軸方向Ｌの先端側Ｌ１の部分は、第１基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌの基端側Ｌ２の部分に、外周側から内周側へ陥没する凹部４６３によってかしめられている。また、第２基端側カバー４６Ｂの軸方向Ｌの中間部分は、第１基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌの基端側Ｌ２の部分に、撥水フィルタ４６２を挟持する状態で外周側から内周側へ陥没する凹部４６４によってかしめられている。また、第２基端側カバー４６Ｂの軸方向Ｌの基端側Ｌ２の部分は、封止部材４７に、撥水フィルタ４６２を挟持する状態で外周側から内周側へ陥没する凹部４６５によってかしめられている。
【0053】
基端側カバー４６Ａ，４６Ｂは、内燃機関の排気管７の外部に配置される。本形態のガスセンサ１は、車載用のものであり、排気管７が配置された車両ボディは、内燃機関（エンジン）が配置されたエンジンルームに繋がっている。そして、基端側カバー４６Ａ，４６Ｂの周辺には、エンジンルームにおける大気（空気）Ａが流れる。
【0054】
第２基端側カバー４６Ｂには、ガスセンサ１の外部から大気Ａを導入するための大気導入孔４６１が形成されている。撥水フィルタ４６２は、第２基端側カバー４６Ｂの内周側から大気導入孔４６１を覆う状態で配置されている。センサ素子２における、大気ダクト３６の基端開口部３６１は、基端側カバー４６Ａ，４６Ｂ内の空間に開放されている。第２基端側カバー４６Ｂの大気導入孔４６１の周辺に存在する大気Ａは、撥水フィルタ４６２を経由して基端側カバー４６Ａ，４６Ｂ内に取り込まれる。そして、撥水フィルタ４６２を通過した大気Ａは、センサ素子２の大気ダクト３６の基端開口部３６１から大気ダクト３６内に流れ、大気ダクト３６内の大気電極３１２へと導かれる。
【0055】
（環状突起部５と基端側カバー４６Ａ，４６Ｂとの関係）
図３に示すように、環状突起部５のかしめ部５３は、環状突起部５の縮径部５２から軸方向Ｌの基端側Ｌ２に突出して形成されている。かしめ部５３の外径は、縮径部５２の外径よりも小さい。環状突起部５の根元部５１と環状突起部５の縮径部５２との間には、環状の段差形状が形成されており、縮径部５２とかしめ部５３との間にも、環状の段差形状が形成されている。
図３に示すように、環状突起部５のかしめ部５３は、環状突起部５の縮径部５２から軸方向Ｌの基端側Ｌ２に突出して形成されている。かしめ部５３の外径は、縮径部５２の外径よりも小さい。環状突起部５の根元部５１と環状突起部５の縮径部５２との間には、環状の段差形状が形成されており、縮径部５２とかしめ部５３との間にも、環状の段差形状が形成されている。
【0056】
縮径部５２は、環状突起部５と基端側カバー４６Ａ，４６Ｂとが接触する面積を小さくするために、軸方向Ｌの長さが短く形成されている。縮径部５２の軸方向Ｌの長さは、根元部５１の軸方向Ｌの長さ、及びかしめ部５３の軸方向Ｌの長さよりも短い。
【0057】
縮径部５２の外周に基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌにおける先端側Ｌ１の端部４６０が装着されるようにしたことにより、環状突起部５と基端側カバー４６Ａとの接触面積を小さくすることができる。図４に示すように、環状突起部５と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０とが接合された接合面積Ｘ１は、環状突起部５（ハウジング４１）と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端面４６０Ａとが界面を介して接触する接触面積Ｘ２よりも大きい。ここで、接合面積Ｘ１には、接触面積Ｘ２は含まれないこととする。接合面積Ｘ１は、同図において二点鎖線によって示す。環状突起部５と基端側カバー４６Ａとが接触する部分の多くは、溶接等によって互いに接合されている。
【0058】
より具体的には、同図に示すように、環状突起部５の縮径部５２の外周面５２１と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０の内周面４６０Ｃとが接触する部分の全体は、溶接等によって互いに接合されている。一方、基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端面４６０Ａと環状突起部５の根元部５１の基端側Ｌ２の端面５１１とは、互いに接触しているものの、互いに接合されていない。環状突起部５の縮径部５２の外周面５２１と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０の内周面４６０Ｃとが接合された面積Ｘ１は、基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端面４６０Ａと環状突起部５の根元部５１の基端側Ｌ２の端面５１１とが接触する面積Ｘ２よりも大きい。接合面積Ｘ１が接触面積Ｘ２よりも大きいことにより、環状突起部５と基端側カバー４６Ａとの接合強度を維持しつつ、環状突起部５から基端側カバー４６Ａへの伝熱を効果的に抑制することができる。
【0059】
ハウジング４１に基端側カバー４６Ａを接合する際には、環状突起部５の縮径部５２の外周面５２１に、基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０を装着する。そして、基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０の外周からレーザー光を照射し、縮径部５２と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０とを溶融させて接合する。
【0060】
環状突起部５の縮径部５２の外周面５２１と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０の内周面４６０Ｃとが軸方向Ｌに接合された長さは、１～３ｍｍの範囲内とすることができる。これにより、環状突起部５と基端側カバー４６Ａ，４６Ｂとの接合長さが短く、基端側カバー４６Ａ，４６Ｂからの伝熱によって加熱される封止部材４７の温度を低くすることができる。
【0061】
（第１インシュレータ４２）
図１に示すように、第１インシュレータ４２は、ハウジング４１の中心部を軸方向Ｌに貫通する中心穴４１０内に配置されている。第１インシュレータ４２は、第１碍子とも呼ばれ、絶縁性のセラミックス材料によって構成されている。第１インシュレータ４２の中心部には、センサ素子２を挿通させるために、軸方向Ｌに貫通する第１挿通穴４２０が形成されている。第１挿通穴４２０における軸方向Ｌの基端側Ｌ２の端部には、センサ素子２を固定するためのガラス粉末４２２が配置される固定用凹部４２１が形成されている。センサ素子２は、第１インシュレータ４２の第１挿通穴４２０に挿通された状態で、固定用凹部４２１に配置されたガラス粉末４２２によって第１インシュレータ４２に固定されている。
図１に示すように、第１インシュレータ４２は、ハウジング４１の中心部を軸方向Ｌに貫通する中心穴４１０内に配置されている。第１インシュレータ４２は、第１碍子とも呼ばれ、絶縁性のセラミックス材料によって構成されている。第１インシュレータ４２の中心部には、センサ素子２を挿通させるために、軸方向Ｌに貫通する第１挿通穴４２０が形成されている。第１挿通穴４２０における軸方向Ｌの基端側Ｌ２の端部には、センサ素子２を固定するためのガラス粉末４２２が配置される固定用凹部４２１が形成されている。センサ素子２は、第１インシュレータ４２の第１挿通穴４２０に挿通された状態で、固定用凹部４２１に配置されたガラス粉末４２２によって第１インシュレータ４２に固定されている。
【0062】
第１インシュレータ４２の外周には、第１インシュレータ４２における最大外径部を形成する突起部４２３が形成されている。第１インシュレータ４２がハウジング４１の中心穴４１０に配置された状態において、中心穴４１０における、突起部４２３の軸方向Ｌの先端側Ｌ１には、シール材４２４が配置され、中心穴４１０における、突起部４２３の軸方向Ｌの基端側Ｌ２には、かしめ用材料４２５，４２６，４２７が配置されている。かしめ用材料４２５，４２６，４２７は、粉末シール材４２５、筒状体４２６及びかしめ材４２７によって構成されている。ハウジング４１の環状突起部５のかしめ部５３が径方向Ｒの内周側に屈曲されることによって、シール材４２４及びかしめ用材料４２５，４２６，４２７を介して、ハウジング４１の中心穴４１０内に第１インシュレータ４２がかしめ固定されている。
【0063】
（第２インシュレータ４３）
図１に示すように、第２インシュレータ４３は、第１インシュレータ４２の軸方向Ｌの基端側Ｌ２に配置され、センサ素子２の端子部２２に接触する接点端子４４を保持するものである。第２インシュレータ４３は、第２碍子とも呼ばれ、絶縁性のセラミックス材料によって構成されている。第２インシュレータ４３の中心部には、センサ素子２が挿通される第２挿通穴４３０が軸方向Ｌに貫通して形成されている。第２インシュレータ４３における、第２挿通穴４３０に連通する位置には、接点端子４４を配置するための溝部４３２が形成されている。第２インシュレータ４３は、基端側カバー４６Ａの径方向Ｒの内周側に配置されている。第２インシュレータ４３は、第１基端側カバー４６Ａによって板バネ４３３を介して第１インシュレータ４２に押圧されている。
図１に示すように、第２インシュレータ４３は、第１インシュレータ４２の軸方向Ｌの基端側Ｌ２に配置され、センサ素子２の端子部２２に接触する接点端子４４を保持するものである。第２インシュレータ４３は、第２碍子とも呼ばれ、絶縁性のセラミックス材料によって構成されている。第２インシュレータ４３の中心部には、センサ素子２が挿通される第２挿通穴４３０が軸方向Ｌに貫通して形成されている。第２インシュレータ４３における、第２挿通穴４３０に連通する位置には、接点端子４４を配置するための溝部４３２が形成されている。第２インシュレータ４３は、基端側カバー４６Ａの径方向Ｒの内周側に配置されている。第２インシュレータ４３は、第１基端側カバー４６Ａによって板バネ４３３を介して第１インシュレータ４２に押圧されている。
【0064】
（接点端子４４）
図１に示すように、接点端子４４は、センサ素子２の端子部２２に接触し、端子部２２をリード線４８に電気的に接続するものである。接点端子４４は、第２インシュレータ４３の溝部４３２に配置されている。接点端子４４は、接続金具４４１を介してリード線４８に接続されており、弾性変形の復元力を作用させて端子部２２に接触している。接点端子４４は、センサ素子２における端子部２２の数、換言すれば、排気電極３１１及び大気電極３１２の各電極リード部３１３、及び一対の発熱体リード部３４２の数に合わせて複数個が配置されている。
図１に示すように、接点端子４４は、センサ素子２の端子部２２に接触し、端子部２２をリード線４８に電気的に接続するものである。接点端子４４は、第２インシュレータ４３の溝部４３２に配置されている。接点端子４４は、接続金具４４１を介してリード線４８に接続されており、弾性変形の復元力を作用させて端子部２２に接触している。接点端子４４は、センサ素子２における端子部２２の数、換言すれば、排気電極３１１及び大気電極３１２の各電極リード部３１３、及び一対の発熱体リード部３４２の数に合わせて複数個が配置されている。
【0065】
（封止部材４７及びリード線４８）
図１に示すように、封止部材（ブッシュ）４７は、第２基端側カバー４６Ｂの内周側に配置されて、複数のリード線４８を、シールを行って保持するものである。封止部材４７は、シール材としての機能を有するために、弾性変形可能なゴム材料によって構成されている。封止部材４７には、リード線４８が挿通された貫通孔が形成されている。封止部材４７に第２基端側カバー４６Ｂがかしめられることにより、各リード線４８と各貫通孔との間、及び封止部材４７と第２基端側カバー４６Ｂとの間の各隙間がシールされる。リード線４８は、各接点端子４４を、ガスセンサ１の外部のセンサ制御装置６に接続するためのものである。リード線４８は、内部の導体が被覆層によって被覆されたものである。
図１に示すように、封止部材（ブッシュ）４７は、第２基端側カバー４６Ｂの内周側に配置されて、複数のリード線４８を、シールを行って保持するものである。封止部材４７は、シール材としての機能を有するために、弾性変形可能なゴム材料によって構成されている。封止部材４７には、リード線４８が挿通された貫通孔が形成されている。封止部材４７に第２基端側カバー４６Ｂがかしめられることにより、各リード線４８と各貫通孔との間、及び封止部材４７と第２基端側カバー４６Ｂとの間の各隙間がシールされる。リード線４８は、各接点端子４４を、ガスセンサ１の外部のセンサ制御装置６に接続するためのものである。リード線４８は、内部の導体が被覆層によって被覆されたものである。
【0066】
（先端側カバー４５Ａ，４５Ｂ）
図１に示すように、先端側カバー４５Ａ，４５Ｂは、ハウジング４１の軸方向Ｌの先端側Ｌ１の端面から先端側Ｌ１へ突出する、センサ素子２の検知部２１を覆うものである。先端側カバー４５Ａ，４５Ｂは、ハウジング４１の先端側筒部４１２に形成された装着部４１３の外周に装着されている。本形態の先端側カバー４５Ａ，４５Ｂは、第１先端側カバー４５Ａと、第１先端側カバー４５Ａを覆う第２先端側カバー４５Ｂとの二重構造を有している。第１先端側カバー４５Ａ及び第２先端側カバー４５Ｂには、排ガスＧが流通可能なガス流通孔４５１が形成されている。
図１に示すように、先端側カバー４５Ａ，４５Ｂは、ハウジング４１の軸方向Ｌの先端側Ｌ１の端面から先端側Ｌ１へ突出する、センサ素子２の検知部２１を覆うものである。先端側カバー４５Ａ，４５Ｂは、ハウジング４１の先端側筒部４１２に形成された装着部４１３の外周に装着されている。本形態の先端側カバー４５Ａ，４５Ｂは、第１先端側カバー４５Ａと、第１先端側カバー４５Ａを覆う第２先端側カバー４５Ｂとの二重構造を有している。第１先端側カバー４５Ａ及び第２先端側カバー４５Ｂには、排ガスＧが流通可能なガス流通孔４５１が形成されている。
【0067】
センサ素子２の検知部２１及び先端側カバー４５Ａ，４５Ｂは、内燃機関の排気管７内に配置される。排気管７内を流れる排ガスＧの一部は、先端側カバー４５Ａ，４５Ｂのガス流通孔４５１から先端側カバー４５Ａ，４５Ｂ内に流入する。そして、先端側カバー４５Ａ，４５Ｂ内の排ガスＧは、センサ素子２の多孔質層３７及び拡散抵抗部３２を通過して排気電極３１１へと導かれる。なお、先端側カバー４５Ａ，４５Ｂは、ガス流通孔４５１が形成された一重構造のものとしてもよい。
【0068】
（センサ制御装置６）
図１に示すように、ガスセンサ１におけるリード線４８は、ガスセンサ１におけるガス検出の制御を行うセンサ制御装置６に電気接続される。センサ制御装置６は、エンジンにおける燃焼運転を制御するエンジン制御装置と連携してガスセンサ１における電気制御を行うものである。センサ制御装置６には、図５に示すように、排気電極３１１と大気電極３１２との間に流れる電流を測定する電流測定回路６１、排気電極３１１と大気電極３１２との間に電圧を印加する電圧印加回路６２、発熱体３４に通電を行うための通電回路等が形成されている。なお、センサ制御装置６は、エンジン制御装置内に構築してもよい。
図１に示すように、ガスセンサ１におけるリード線４８は、ガスセンサ１におけるガス検出の制御を行うセンサ制御装置６に電気接続される。センサ制御装置６は、エンジンにおける燃焼運転を制御するエンジン制御装置と連携してガスセンサ１における電気制御を行うものである。センサ制御装置６には、図５に示すように、排気電極３１１と大気電極３１２との間に流れる電流を測定する電流測定回路６１、排気電極３１１と大気電極３１２との間に電圧を印加する電圧印加回路６２、発熱体３４に通電を行うための通電回路等が形成されている。なお、センサ制御装置６は、エンジン制御装置内に構築してもよい。
【0069】
（他のガスセンサ１）
ガスセンサ１は、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の特定ガス成分の濃度を検出するものとしてもよい。ＮＯｘセンサにおいては、固体電解質体３１における、排気電極３１１に接触する排ガスＧの流れの上流側に、電圧の印加によって大気電極３１２へ酸素をポンピングするポンプ電極が配置される。大気電極３１２は、ポンプ電極に対して固体電解質体３１を介して積層方向Ｄに重なる位置にも形成される。
ガスセンサ１は、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の特定ガス成分の濃度を検出するものとしてもよい。ＮＯｘセンサにおいては、固体電解質体３１における、排気電極３１１に接触する排ガスＧの流れの上流側に、電圧の印加によって大気電極３１２へ酸素をポンピングするポンプ電極が配置される。大気電極３１２は、ポンプ電極に対して固体電解質体３１を介して積層方向Ｄに重なる位置にも形成される。
【0070】
ガスセンサ１は、積層タイプのセンサ素子２を備えるものとする以外にも、固体電解質体３１が有底円筒形状に形成されたコップタイプのセンサ素子２を備えるものとしてもよい。コップタイプのセンサ素子２においては、固体電解質体３１の外周面に排気電極３１１が設けられ、固体電解質体３１の内周面に大気電極３１２が設けられる。そして、コップタイプのセンサ素子２は、第１インシュレータ４２を用いずにハウジング４１の中心穴４１０に配置される。この場合にも、ハウジング４１の環状突起部５の外周には、基端側カバー４６Ａを装着することができる。
【0071】
（作用効果）
本形態のガスセンサ１においては、ハウジング４１と基端側カバー４６Ａとが接触する部位の面積を極力小さくし、ハウジング４１から基端側カバー４６Ａ，４６Ｂへの伝熱が生じにくくする工夫をしている。具体的には、ハウジング４１に設けられた環状突起部５の縮径部５２の外周に、基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌにおける先端側Ｌ１の端部４６０が接合された構成により、ハウジング４１の外周面と基端側カバー４６Ａの内周面とが接触する部位の面積を、環状突起部５の縮径部５２の外周面５２１と基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌにおける先端側Ｌ１の端部４６０の内周面４６０Ｃとが接合された部位の面積に制限することができる。これにより、ハウジング４１と基端側カバー４６Ａとが接触する部位の面積を極力小さくすることができる。そのため、ハウジング４１から基端側カバー４６Ａへ熱が伝わりにくくなり、基端側カバー４６Ａ，４６Ｂから、基端側カバー４６Ｂの内周側に配置された封止部材４７へ熱が伝わりにくくなる。
本形態のガスセンサ１においては、ハウジング４１と基端側カバー４６Ａとが接触する部位の面積を極力小さくし、ハウジング４１から基端側カバー４６Ａ，４６Ｂへの伝熱が生じにくくする工夫をしている。具体的には、ハウジング４１に設けられた環状突起部５の縮径部５２の外周に、基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌにおける先端側Ｌ１の端部４６０が接合された構成により、ハウジング４１の外周面と基端側カバー４６Ａの内周面とが接触する部位の面積を、環状突起部５の縮径部５２の外周面５２１と基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌにおける先端側Ｌ１の端部４６０の内周面４６０Ｃとが接合された部位の面積に制限することができる。これにより、ハウジング４１と基端側カバー４６Ａとが接触する部位の面積を極力小さくすることができる。そのため、ハウジング４１から基端側カバー４６Ａへ熱が伝わりにくくなり、基端側カバー４６Ａ，４６Ｂから、基端側カバー４６Ｂの内周側に配置された封止部材４７へ熱が伝わりにくくなる。
【0072】
それ故、本形態のガスセンサ１によれば、ハウジング４１から伝達される熱によって封止部材４７が加熱されにくくし、封止部材４７を熱から効果的に保護することができる。
【0073】
＜実施形態２＞
本形態は、ハウジング４１と基端側カバー４６Ａとが接触する部位の構造が、実施形態１の場合の構造と異なる場合について示す。図９及び図１０に示すように、本形態の基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌにおける先端側Ｌ１の端部４６０の内周面４６０Ｃには、ハウジング４１の環状突起部５の外周面５０と接合された凸部４６６が形成されている。凸部４６６は、基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０の内周面４６０Ｃにおける軸方向Ｌの一部の全周に環状に形成されている。凸部４６６は、軸方向Ｌに直交する断面の形状が、軸方向Ｌに向けて一定形状となるように形成されている。環状突起部５と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０とは、凸部４６６を介して接合されている。
本形態は、ハウジング４１と基端側カバー４６Ａとが接触する部位の構造が、実施形態１の場合の構造と異なる場合について示す。図９及び図１０に示すように、本形態の基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌにおける先端側Ｌ１の端部４６０の内周面４６０Ｃには、ハウジング４１の環状突起部５の外周面５０と接合された凸部４６６が形成されている。凸部４６６は、基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０の内周面４６０Ｃにおける軸方向Ｌの一部の全周に環状に形成されている。凸部４６６は、軸方向Ｌに直交する断面の形状が、軸方向Ｌに向けて一定形状となるように形成されている。環状突起部５と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０とは、凸部４６６を介して接合されている。
【0074】
凸部４６６は、環状突起部５と基端側カバー４６Ａとが接触する面積を小さくするために、軸方向Ｌの長さが短く形成されている。凸部４６６の軸方向Ｌの長さは、環状突起部５の軸方向Ｌの長さよりも短い。
【0075】
図９に示すように、環状突起部５の軸方向Ｌの基端側Ｌ２の部位には、第１インシュレータ４２をハウジング４１に固定するためのかしめ部５３が形成されている。環状突起部５は、かしめ部５３の軸方向Ｌの先端側Ｌ１の根元部分において、外周側に突出する状態で形成されている。なお、第１インシュレータ４２及び第２インシュレータ４３の構造によっては、環状突起部５にかしめ部５３が形成されていなくてもよい。
【0076】
環状突起部５の外周に基端側カバー４６Ａの凸部４６６が装着されるようにしたことにより、環状突起部５と基端側カバー４６Ａとの接触面積を小さくすることができる。図１０に示すように、環状突起部５と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０における凸部４６６とが接合された接合面積Ｘ１は、ハウジング４１と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端面４６０Ａとが界面を介して接触する接触面積Ｘ２よりも大きい。
【0077】
より具体的には、同図に示すように、環状突起部５の外周面５０と凸部４６６の内周面４６６Ａとが接触する部分の全体は、溶接等によって互いに接合されている。一方、基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端面４６０Ａとハウジング４１の表面４１５とは、互いに接触しているものの、互いに接合されていない。環状突起部５の外周面５０と凸部４６６の内周面４６６Ａとが接合された面積Ｘ１は、基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端面４６０Ａとハウジング４１の表面４１５とが接触する面積Ｘ２よりも大きい。
【0078】
環状突起部５の外周面５０と基端側カバー４６Ａの凸部４６６の内周面４６６Ａとが軸方向Ｌに接合された長さは、１～３ｍｍの範囲内とすることができる。これにより、環状突起部５と基端側カバー４６Ａとの接合長さが短く、基端側カバー４６Ａ，４６Ｂからの伝熱によって加熱される封止部材４７の温度を低くすることができる。
【0079】
本形態においては、基端側カバー４６Ａの内周面４６０Ｃに設けられた凸部４６６が環状突起部５の外周面５０に接合された構成により、ハウジング４１の外周面と基端側カバー４６Ａの内周面とが接触する部位の面積を、環状突起部５と凸部４６６とが接合された部位の面積に制限することができる。これにより、ハウジング４１から基端側カバー４６Ａ，４６Ｂ及び封止部材４７へ熱が伝わりにくくすることができる。
【0080】
本形態のガスセンサ１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【0081】
＜実施形態３＞
本形態は、実施形態２における凸部５４が、環状突起部５に形成された場合について示す。図１１及び図１２に示すように、本形態のハウジング４１の環状突起部５の外周面５０には、基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌにおける先端側Ｌ１の端部４６０の内周面４６０Ｃと接合された凸部５４が形成されている。凸部５４は、環状突起部５の外周面５０の軸方向Ｌの一部の全周に環状に形成されている。凸部５４は、軸方向Ｌに直交する断面の形状が、軸方向Ｌに向けて一定形状となるように形成されている。環状突起部５と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０とは、凸部５４を介して接合されている。
本形態は、実施形態２における凸部５４が、環状突起部５に形成された場合について示す。図１１及び図１２に示すように、本形態のハウジング４１の環状突起部５の外周面５０には、基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌにおける先端側Ｌ１の端部４６０の内周面４６０Ｃと接合された凸部５４が形成されている。凸部５４は、環状突起部５の外周面５０の軸方向Ｌの一部の全周に環状に形成されている。凸部５４は、軸方向Ｌに直交する断面の形状が、軸方向Ｌに向けて一定形状となるように形成されている。環状突起部５と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０とは、凸部５４を介して接合されている。
【0082】
凸部５４は、ハウジング４１を成形する際に、ハウジング４１の環状突起部５の外周面５０に一体的に形成することができる。また、凸部５４は、ハウジング４１の環状突起部５の外周面５０に、円筒部材を溶接等によって接合して形成することもできる。
【0083】
環状突起部５の凸部５４の外周面５４１と基端側カバー４６Ａの内周面４６０Ｃとが軸方向Ｌに接合された長さは、１～３ｍｍの範囲内とすることができる。これにより、環状突起部５と基端側カバー４６Ａとの接合長さが短く、基端側カバー４６Ａ，４６Ｂからの伝熱によって加熱される封止部材４７の温度を低くすることができる。
【0084】
本形態においては、図１２に示すように、環状突起部５の凸部５４と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０とが接合された接合面積Ｘ１は、ハウジング４１と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端面４６０Ａとが界面を介して接触する接触面積Ｘ２よりも大きい。より具体的には、環状突起部５の凸部５４の外周面５４１と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０の内周面４６０Ｃとが接触する部分の全体は、溶接等によって互いに接合されている。一方、基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端面４６０Ａとハウジング４１の表面４１５とは、互いに接触しているものの、互いに接合されていない。環状突起部５の凸部５４の外周面５４１と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０の内周面４６０Ｃとが接合された面積Ｘ１は、基端側カバー４６Ａ，４６Ｂの先端側Ｌ１の端面４６０Ａとハウジング４１の表面４１５とが接触する面積Ｘ２よりも大きい。
【0085】
本形態のガスセンサ１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１，２の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１，２に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１，２の場合と同様である。
【0086】
＜実施形態４＞
本形態は、ハウジング４１と基端側カバー４６Ａとが接触する部位の構造が、実施形態１～３の場合の構造と異なる場合について示す。図１３及び１４に示すように、本形態のハウジング４１の環状突起部５の軸方向Ｌの基端側Ｌ２の端面５０１には、基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌの先端側Ｌ１の端部４６０が配置された凹部５５が形成されている。凹部５５は、環状突起部５の基端側Ｌ２の端面５０１における径方向Ｒの一部の全周に環状に形成されている。基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０は、凹部５５に配置された状態で環状突起部５に接合されている。
本形態は、ハウジング４１と基端側カバー４６Ａとが接触する部位の構造が、実施形態１～３の場合の構造と異なる場合について示す。図１３及び１４に示すように、本形態のハウジング４１の環状突起部５の軸方向Ｌの基端側Ｌ２の端面５０１には、基端側カバー４６Ａの軸方向Ｌの先端側Ｌ１の端部４６０が配置された凹部５５が形成されている。凹部５５は、環状突起部５の基端側Ｌ２の端面５０１における径方向Ｒの一部の全周に環状に形成されている。基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０は、凹部５５に配置された状態で環状突起部５に接合されている。
【0087】
本形態の基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０の外周面４６０Ｄは、凹部５５の外周側の内壁面５５１に接合されている。基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０の内周面４６０Ｃと、凹部５５の内周側の内壁面５５２との間には隙間Ｓが形成されている。
【0088】
凹部５５は、環状突起部５と基端側カバー４６Ａとが接触する面積を小さくするために、軸方向Ｌの長さが短く形成されている。凹部５５の軸方向Ｌの深さは、環状突起部５の軸方向Ｌの長さよりも短い。
【0089】
図１３に示すように、環状突起部５の軸方向Ｌの基端側Ｌ２の部位には、第１インシュレータ４２をハウジング４１に固定するためのかしめ部５３が形成されている。環状突起部５は、かしめ部５３の軸方向Ｌの先端側Ｌ１の根元部分において、外周側に突出する状態で形成されている。なお、第１インシュレータ４２及び第２インシュレータ４３の構造によっては、環状突起部５にかしめ部５３が形成されていなくてもよい。
【0090】
環状突起部５の凹部５５に基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０が装着されるようにしたことにより、環状突起部５と基端側カバー４６Ａとの接触面積を小さくすることができる。図１４に示すように、環状突起部５の凹部５５と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０とが接合された接合面積Ｘ１は、環状突起部５の凹部５５と基端側カバー４６Ａ，４６Ｂの先端側Ｌ１の端面４６０Ａとが界面を介して接触する接触面積Ｘ２よりも大きい。
【0091】
より具体的には、同図に示すように、環状突起部５の凹部５５における外周側の内壁面５５１と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０における外周面４６０Ｄとが接触する部分の全体は、溶接等によって互いに接合されている。一方、環状突起部５の凹部５５における先端側Ｌ１の底面５５３と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端面４６０Ａとは、互いに接触しているものの、互いに接合されていない。環状突起部５の凹部５５における外周側の内壁面５５１と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０における外周面４６０Ｄとが接合された面積Ｘ１は、環状突起部５の凹部５５における先端側Ｌ１の底面５５３と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端面４６０Ａとが接触する面積Ｘ２よりも大きい。
【0092】
環状突起部５の凹部５５の外周側の内壁面５５１と基端側カバー４６Ａの外周面４６０Ｄとが軸方向Ｌに接合された長さは、１～３ｍｍの範囲内とすることができる。これにより、環状突起部５と基端側カバー４６Ａとの接合長さが短く、基端側カバー４６Ａ，４６Ｂからの伝熱によって加熱される封止部材４７の温度を低くすることができる。
【0093】
本形態においては、基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０が環状突起部５の凹部５５に接合された構成により、ハウジング４１の外周面と基端側カバー４６Ａの内周面とが接触する部位の面積を、凹部５５と基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０とが接触する部位の面積に制限することができる。これにより、ハウジング４１から基端側カバー４６Ａ，４６Ｂ及び封止部材４７へ熱が伝わりにくくすることができる。
【0094】
本形態のガスセンサ１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１～３の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１～３に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１～３の場合と同様である。
【0095】
また、図示は省略するが、本形態のガスセンサ１においては、基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０の内周面４６０Ｃが、凹部５５の内周側の内壁面５５２に接合されていてもよい。この場合には、基端側カバー４６Ａの先端側Ｌ１の端部４６０の外周面４６０Ｄと、凹部５５の外周側の内壁面５５１との間には隙間Ｓが形成される。
【0096】
＜実施形態５＞
本形態のガスセンサ１においては、基端側カバー４６Ａ，４６Ｂにおける伝熱を抑制する工夫をしている。具体的には、図１５に示すように、第１基端側カバー４６Ａと第２基端側カバー４６Ｂとの間には、第１基端側カバー４６Ａの熱伝導率及び第２基端側カバー４６Ｂの熱伝導率よりも熱伝導率が低い断熱部材４９が挟持されている。
本形態のガスセンサ１においては、基端側カバー４６Ａ，４６Ｂにおける伝熱を抑制する工夫をしている。具体的には、図１５に示すように、第１基端側カバー４６Ａと第２基端側カバー４６Ｂとの間には、第１基端側カバー４６Ａの熱伝導率及び第２基端側カバー４６Ｂの熱伝導率よりも熱伝導率が低い断熱部材４９が挟持されている。
【0097】
第１基端側カバー４６Ａ及び第２基端側カバー４６Ｂは、金属材料によって構成されている。本形態の断熱部材４９は、ガラス繊維がシート状に成形されたグラスウールによって構成されている。断熱部材４９は、第１基端側カバー４６Ａと第２基端側カバー４６Ｂとの間の伝熱を抑制できる種々の材料によって構成することができる。例えば、伝熱部材は、複雑な形状の空隙、あるいは規則的に並ぶ貫通孔等が形成された、多孔質のセラミックス材料によって構成することもできる。
【0098】
断熱部材４９は、第１基端側カバー４６Ａと第２基端側カバー４６Ｂとの間に撥水フィルタ４６２が挟持された位置よりも、軸方向Ｌの先端側Ｌ１の位置に挟持されている。第１基端側カバー４６Ａと第２基端側カバー４６Ｂとの間に断熱部材４９が挟持された位置には、外周側から内周側へ陥没する凹部４６３が形成されている。
【0099】
本形態のガスセンサ１においては、断熱部材４９の存在によって、第１基端側カバー４６Ａから第２基端側カバー４６Ｂへの伝熱を抑制することができる。これにより、基端側カバー４６Ａ，４６Ｂにおける軸方向Ｌの先端側Ｌ１から基端側Ｌ２への伝熱が抑制され、封止部材４７を熱からより効果的に保護することができる。
【0100】
本形態のガスセンサ１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１～４の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１～４に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１～４の場合と同様である。
【0101】
＜確認試験＞
本確認試験においては、環状突起部５の縮径部５２と基端側カバー４６Ａとの軸方向Ｌの接合長さが１～３ｍｍの範囲内にある実施形態１のガスセンサ１について、ガスセンサ１が配置された排気管７内に１１００℃の排ガスＧが流れる場合に、ガスセンサ１の各部がどれだけ加熱されるかのシミュレーションを行った。また、比較のために、環状突起部５と基端側カバー４６Ａとの軸方向Ｌの接合長さが４ｍｍである比較形態のガスセンサについても、同様にシミュレーションを行った。このシミュレーションにおいては、各ガスセンサの各部の温度の分布が表示される。そして、実施形態１のガスセンサ１及び比較形態のガスセンサにおける各封止部材４７の温度を確認した。
本確認試験においては、環状突起部５の縮径部５２と基端側カバー４６Ａとの軸方向Ｌの接合長さが１～３ｍｍの範囲内にある実施形態１のガスセンサ１について、ガスセンサ１が配置された排気管７内に１１００℃の排ガスＧが流れる場合に、ガスセンサ１の各部がどれだけ加熱されるかのシミュレーションを行った。また、比較のために、環状突起部５と基端側カバー４６Ａとの軸方向Ｌの接合長さが４ｍｍである比較形態のガスセンサについても、同様にシミュレーションを行った。このシミュレーションにおいては、各ガスセンサの各部の温度の分布が表示される。そして、実施形態１のガスセンサ１及び比較形態のガスセンサにおける各封止部材４７の温度を確認した。
【0102】
比較形態のガスセンサにおける封止部材４７の温度は２６０℃程度となった。一方、実施形態１のガスセンサ１における封止部材４７の温度は、接合長さが１ｍｍの場合には２３５℃程度となり、接合長さが２ｍｍの場合には２４３℃程度となり、接合長さが３ｍｍの場合には２５４℃程度となった。そして、実施形態１の場合には、比較形態の場合と比べて、封止部材４７の温度を６～２５℃程度低くすることができ、封止部材４７を熱から効果的に保護できることが分かった。
【0103】
また、本確認試験においては、実施形態１のガスセンサ１に対して、実施形態５に示した断熱部材４９を適用した場合について、封止部材４７の温度をどれだけ低くできるかをシミュレーションによって確認した。また、シミュレーションは、断熱部材４９にグラスウールを用いた場合と、断熱部材４９にステンレス鋼のメッシュを用いた場合とについて行った。
【0104】
グラスウールの熱伝導率は、０．０５［Ｗ／ｍ・Ｋ］であり、ステンレス鋼のメッシュの熱伝導率は、１６［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。また、第１基端側カバー４６Ａ及び第２基端側カバー４６Ｂを構成するステンレス鋼の熱伝導率は、１６［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。
【0105】
グラスウールによる断熱部材４９を適用したガスセンサ１においては、実施形態１のガスセンサ１に比べて、封止部材４７の温度を１８℃程度低くすることができることが分かった。また、ステンレス鋼のメッシュによる断熱部材４９を適用したガスセンサ１においては、実施形態１のガスセンサ１に比べて、封止部材４７の温度を８℃程度低くすることができることが分かった。
【0106】
本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。また、本発明は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。さらに、本発明から想定される様々な構成要素の組み合わせ、形態等も本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【0107】
１ ガスセンサ
２ センサ素子
４１ ハウジング
４３ 第２インシュレータ
４４ 接点端子
４６Ａ，４６Ｂ 基端側カバー
４７ 封止部材
４８ リード線
２ センサ素子
４１ ハウジング
４３ 第２インシュレータ
４４ 接点端子
４６Ａ，４６Ｂ 基端側カバー
４７ 封止部材
４８ リード線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】