JP2001242128A - リード線封止構造、その製造方法及びリード線封止構造を用いたガスセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱樹脂製のグロメットを構成するにあた
り、熱収縮の際にグロメットと筒状部との間に隙間を生
ずることなく、さらに、グロメットの熱融着によって、
グロメットを筒状部に対して確実に封着してシール性を
確保できるリード線封止構造、その製造方法及びリード
線封止構造を用いたガスセンサを提供する。 【解決手段】 グロメット５１は、筒状部１８の開口部
１８ｃと同心状に設けられ、リード線１４が軸線方向に
挿通されるリード線挿通孔５１ａを有する本体部５１Ａ
と、本体部５１Ａと一体的に連結され、自身の内周面が
筒状部１８の外周面に接する側方部５１Ｂとを有する。
耐熱樹脂製のグロメット５１の側方部５１Ｂの内周面が
筒状部１８の外周面に対して熱融着するので、グロメッ
ト５１の熱収縮は筒状部１８の外面側に生じることにな
る。その結果、熱収縮の際にグロメット５１の側方部５
１Ｂの内周面と筒状部１８の外周面との間に隙間が生じ
にくく、熱融着により安定したシール性を確保すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば各種ガスセ
ンサを始めとして、セラミックヒータ、グロープラグ等
のように、高温下で使用される応用電子機器に適用され
るリード線封止構造及びその製造方法に関する。また、
本発明は、例えば酸素センサ、ＨＣセンサ、ＮＯｘセン
サ等のように、リード線が測定対象となるガス中の被検
出成分を検出するための検出素子に導通し、かつ上記リ
ード線封止構造を用いたガスセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より応用電子機器の一例として、例
えば自動車等の内燃機関から排出される排ガス中の酸素
濃度を検出する酸素センサが知られている。このような
酸素センサでは、ジルコニア（ＺｒＯ_２）等の固体電解
質や金属酸化物半導体により構成された検出素子（電気
素子）が用いられている。検出素子は開口部を有する金
属製の筒状部の内側に配置され、その出力は検出素子に
接続されたリード線により筒状部の外側に取り出され
る。また、リード線が引き出される筒状部の開口部内側
には、筒状部内へ水等が浸入することを阻止するために
ゴム製のグロメットがはめ込まれ、リード線はこのグロ
メットに形成されるリード線挿通孔を貫いて筒状部の外
側に延出されている。そして、グロメットの弾性力によ
りリード線と筒状部との間を封止（シール）していた。

【発明が解決しようとする課題】

【０００３】ここで、上記酸素センサは作動温度が３０
０℃以上と高く、ヒータにより検出素子を強制加熱する
構造が一般に採用されている。その結果、ヒータによる
発熱にエンジンや排ガスからの熱も重なって筒状部の温
度が上昇し、筒状部からの熱伝導を受けてグロメットも
高温（例えば２００℃前後）に晒される。そのため、ゴ
ム製のグロメットは高温下に長時間晒されると熱劣化を
起こすことがあり、シール性が低下してしまうおそれが
あった。

【０００４】そこで、ゴム製に代わり、例えばフッ素系
樹脂等の耐熱性樹脂を用いてグロメットを構成すること
が考えられてきている。しかしながら、封止構造自体は
依然として、筒状部の開口部内側にグロメットを配置す
る従来からの方式を踏襲している。このため、グロメッ
トが高温状態から冷却される際に筒状部の開口部内側に
て熱収縮を起こし、グロメットの外周面と筒状部の開口
部内周面との間に隙間が生じて両面間のシール性が不充
分となることが懸念される。

【０００５】本発明の第一の課題は、耐熱樹脂製のグロ
メットを構成するにあたり、熱収縮の際にグロメットと
筒状部との間に隙間を生ずることなく、さらに、グロメ
ットの熱融着によって、グロメットを筒状部に対して確
実に封着してシール性を確保できるリード線封止構造及
びそれを用いたガスセンサを提供することにある。ま
た、本発明の第二の課題は、耐熱樹脂製のグロメット成
形体を用いて、熱融着により上記のようなシール性を有
するリード線封止構造が容易に実現できる製造方法を提
供することにある。さらに、本発明の第三の課題は、筒
状部よりも大なる熱膨張率を有するグロメットを筒状部
に対して外側から密着させて、充分なシール性が得られ
るリード線封止構造及びそれを用いたガスセンサを提供
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】本発明者
らは、上記諸課題を解決すべく、グロメットの熱収縮が
筒状部の外面側に生じるよう、グロメットの少なくとも
一部を筒状部の外面側に配置することを着想し、以下に
述べるような本願各発明を完成させるに至ったのであ
る。

【０００７】すなわち、上記第一の課題を解決するため
に第一番目の発明に係るリード線封止構造（以下、単に
封止構造ともいう）は、筒状部の端に形成された開口部
が耐熱樹脂製のグロメットにより封止され、かつリード
線が前記筒状部の内方側から前記グロメットを貫いて外
部に延出する構造を有するとともに、前記グロメット
が、前記開口部に対応して配置されるとともに、前記リ
ード線の挿通孔が形成された本体部と、該本体部に一体
化されるとともに、該開口部の縁を経て前記筒状部の外
周面側に回り込む形で配置される側方部とを有し、前記
側方部の内周面が前記筒状部の外周面に直接又は他部材
を介して間接的に熱融着されていることを特徴とする。

【０００８】上記第一番目の発明に係るリード線封止構
造によれば、耐熱樹脂製のグロメットの側方部（側方部
の内周面）が筒状部の外周面に対して熱融着するので、
グロメットの熱収縮は筒状部の外周面側に向かって生じ
ることになる。その結果、熱収縮の際にグロメットの側
方部の内周面と筒状部の外周面との間に隙間が生じにく
く、この熱融着によって耐熱樹脂性のグロメットによる
安定したシール性を確保することができる。

【０００９】なお、本明細書において「主体」とは、最
も重量含有率の高い成分を意味し、必ずしも「５０重量
％以上を占める成分」を意味するものではない。また、
本明細書において「熱融着」には、「グロメットを加熱
・冷却により軟化・硬化させて筒状部外周面へ封着する
こと」を意味する場合と、「グロメットとリード線の外
被とを加熱・冷却により軟化・硬化させて両者を接合さ
せること」を意味する場合とがある。

【００１０】本発明のグロメットを構成する耐熱性樹脂
は、軟化温度が２００℃以上のものを使用することがで
きる。ここで軟化温度は、ＪＩＳ Ｋ７２０６に準じて
測定されたビカット軟化温度を用いるものとする。

【００１１】さらに本発明では、グロメットの側方部の
内周面と筒状部の外周面との間に補助層を形成すること
ができる。例えばグロメットを樹脂製とし筒状部を金属
製とする場合のように両者を異種の材質で構成するとき
には、両者が密着しにくいことがある。このようなとき
でも、補助層がグロメットの側方部の内周面の凹凸と筒
状部の外周面の凹凸との間に形成される微小な隙間を少
なくとも部分的に埋めるように入り込んでそのアンカー
効果により両者の馴染みを良くし、グロメットの側方部
の内周面と筒状部の外周面との融着強度を向上させてシ
ール性を向上させることができる。なお、補助層の形成
は、筒状部の外周面又は側方部の内周面への樹脂や金属
のコーティング、メッキ、溶射等による他、密着補助部
材を側方部の内周面と筒状部の外周面との間に介挿させ
てもよい。

【００１２】この補助層は、テトラフルオロエチレン−
パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（パーフ
ルオロアルコキシアルカン；以下、ＰＦＡと略記する）
樹脂又はポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥ
と略記する）樹脂を主体として形成することができる。
補助層に使用されるこれらの樹脂は耐熱性に優れ、グロ
メットを構成する樹脂に匹敵する融点を有するので、例
えば上記酸素センサ使用時においても補助層は軟化せ
ず、グロメットの側方部の内周面と筒状部の外周面との
シール性を高温下においても長期にわたって維持でき
る。

【００１３】なお、ＰＦＡ樹脂はＰＴＦＥ樹脂よりも融
解しやすく流動性もよいので、グロメットの側方部の内
周面の凹凸及び／又は筒状部の外周面の凹凸に入り込み
やすくアンカー効果が大きいと考えられる。ＰＦＡ樹脂
は、化１に示す一般構造式を有する。ただし、（−Ｏ−
Ｒｆ）は（−Ｏ−ＣＦ_３）、（−Ｏ−Ｃ_２Ｆ_５）等のア
ルキルエーテル基（パーフルオロアルコキシ基）であ
る。

【００１４】

【化１】

【００１５】さらに本発明では、筒状部の外周面のう
ち、少なくともグロメットの側方部の内周面にて覆われ
る部分に面荒らし処理を施すことができる。これによっ
て側方部の内周面が、筒状部の外周面に面荒らしによっ
て形成された粗面部の凹凸に食い込みやすくなり、その
アンカー効果により融着強度を向上させてシール性を向
上させることができる。また上記補助層が側方部の内周
面と筒状部の外周面との間に形成される場合には、補助
層が両面の凹凸に入り込みやすくなり、グロメットの側
方部の内周面と筒状部の外周面とのシール性がさらに強
固になる。なお、筒状部表面の面荒らし処理としては、
ショットブラストのほか、ねじ切り、ローレット、スプ
ライン、セレーション等も採用できる。

【００１６】さらに本発明の筒状部の端部には、グロメ
ットの少なくとも側方部を外側から覆う形で保護カバー
が配置されていてもよい。側方部の外周面を覆う保護カ
バーにより外部からの衝撃による側方部の損傷が防止で
きるとともに、グロメットが高温下に晒された際の側方
部の径方向外側への熱膨張を保護カバーにより抑制する
ことで、グロメットの側方部と筒状部の外周面との間に
隙間が生じにくく、安定したシール性が確保される。

【００１７】ここで、保護カバーには、少なくとも保護
カバーの内周面と側方部の外周面とを圧着するグロメッ
ト加締め部を形成することができる。グロメット加締め
部の形成により側方部の内周面と筒状部の外周面との間
のシール性がより一層安定し、かつこのシール性が長期
にわたって維持できる。

【００１８】また、筒状部の軸線方向において開口部に
向かう側を後方側として、保護カバーの前端部が、グロ
メットの側方部の縁よりも前方側に位置し、前端部にお
いて保護カバーの内周面が筒状部の外周面に対し前方加
締め部によって圧着されることにより、グロメットの側
方部を保護する保護カバーの固定を確実なものとするこ
とができる。

【００１９】さらに本発明のリード線は芯線と、その芯
線の外側を覆う外被とを有し、グロメットのリード線挿
通孔の内周面と外被の外周面とが直接又は他部材を介し
て間接的に熱融着させることができる。これによって、
グロメットの側方部を筒状部の外周面に対して熱融着さ
せてシール性を確保するときに、グロメットのリード線
挿通孔内面とリード線の外被の外周面との間のシール
性、すなわちリード線周りのシール性をも同時に確保す
ることが可能となる。つまり、１回の加熱・冷却操作で
グロメットの側方部の内周面と筒状部の外周面との間の
シール性確保と、グロメットのリード線挿通孔内面とリ
ード線の外被の外周面との間のシール性確保とが同時に
達成される。

【００２０】なお、グロメットのリード線挿通孔の内周
面とリード線の外被の外周面との間に、例えばＰＦＡ樹
脂を主体とする封着樹脂層を介在させ、この封着樹脂層
をリード線挿通孔の内周面及びリード線の外被の外周面
に対し熱融着させることができる。このように構成すれ
ば、封着樹脂層がリード線挿通孔の内周面の凹凸に食い
込んでそのアンカー効果により、融着強度が向上してリ
ード線周りのシール性が強固となる。

【００２１】そして、グロメットとリード線の外被とは
同材質の耐熱性樹脂（例えばＰＴＦＥ樹脂を主体とする
耐熱性樹脂）で構成することができる。グロメット本体
部とリード線の外被とが同じ材質であれば、上記した軟
化が略同時に進行し、かつ両者は一体となった形態で熱
融着されるので、グロメット本体部のリード線挿通孔の
内周面とリード線の外被の外周面との間のシール性、す
なわちリード線周りのシール性は強固となる。

【００２２】そして本発明にいう耐熱性樹脂として、フ
ッ素系樹脂又はポリイミド（以下、ＰＩと略記する）樹
脂を主体とするものが好適に使用される。このような耐
熱樹脂製グロメットを所定温度（例えば軟化温度以上）
に加熱すれば、これらの樹脂にある程度の流動性（例え
ば、溶融粘度にて１０^３〜１０^５ポアズ程度）が付加さ
れて側方部の内周面の凹凸が筒状部の外周面の凹凸に食
い込みやすくなる。それより、アンカー効果が高められ
て、筒状部の外周面に対してグロメットの側方部の内周
面を隙間なく止め付ける（熱融着）ことができる。ま
た、グロメットを構成するこれらの樹脂は耐熱性にも優
れ、その融点は、例えば上記酸素センサ使用時における
グロメットの上昇温度よりも高いので、グロメットによ
る筒状部の開口部のシール性を高温下においても長期に
わたって維持できる。

【００２３】なお、グロメットを構成する耐熱性樹脂と
して、次のようなフッ素系樹脂を例示できる。 ・ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ） ・テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニ
ルエーテル共重合体（パーフルオロアルコキシアルカ
ン；ＰＦＡ） ・テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン
共重合体（ＦＥＰ） ・ポリクロロ−トリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ） ・エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦ
Ｅ） ・クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（Ｅ
ＣＴＦＥ） ・ポリふっ化ビニリデン（ポリビニリデンフルオライ
ド；ＰＶＤＦ） ・ポリふっ化ビニル（ポリビニルフルオライド；ＰＶ
Ｆ）

【００２４】これらの中でもＰＴＦＥ樹脂は、「テフロ
ン」（デユポン社商標）等の商品名でも知られ、融点３
２７℃、連続使用温度２６０℃以上と、フッ素系樹脂の
中でもとりわけ耐熱性に優れ、化学的に安定であるの
で、本発明のグロメットを構成する耐熱性樹脂として好
適に使用できる。

【００２５】次に、上記第二の課題を解決するために第
二番目の発明に係るリード線封止構造の製造方法は、前
記グロメットの前記本体部となるべき本体成形部と、同
じく前記側方部となるべき側方成形部とが一体連結され
たグロメット成形体を前記耐熱性樹脂により形成し、該
グロメット成形体の前記本体成形部に前記リード線を挿
通する一方、前記側方成形部の内側に前記筒状部の前記
開口部側の端部を挿入して組立体を構成し、該組立体を
前記耐熱性樹脂の軟化温度以上に加熱し、その後冷却す
ることにより、前記側方成形部を前記筒状部の外周面に
熱融着させることを特徴とする。

【００２６】上記第二番目の発明に係るリード線封止構
造の製造方法によれば、グロメットの本体部が筒状部の
開口部を少なくとも外側から塞ぐとともに、その側方部
が筒状部の外周面を覆うことによって、筒状部の開口部
を封止して、良好なシール性を有するリード線封止構造
が容易に得られる。なお、１回の加熱・冷却操作で、２
カ所の熱融着（すなわち、グロメットの側方部の筒状部
の外周面への熱融着と、グロメットの本体部とリード線
の外被との熱融着）が同時に完成できる場合がある。こ
の場合には、２カ所のシール性確保（すなわち、グロメ
ットの側方部の内周面と筒状部の外周面との間のシール
性確保と、グロメットの本体部のリード線挿通孔内周面
とリード線の外被の外周面との間のシール性確保）が同
時に達成されるので製造コストを低く抑えることができ
る。

【００２７】そして、本発明方法は、グロメット成形体
の外側に、少なくとも側方成形部の外周面を覆う保護カ
バーを被せ、側方成形部を加熱により径方向に熱膨張さ
せ、その後冷却することにより、側方成形部を筒状部の
外周面に熱融着させることができる。側方成形部の径方
向の外方側と内方側への熱膨張によって、筒状部の外周
面と保護カバーの内周面との間が封着される。そして、
側方成形部の外方側への熱膨張は、保護カバーでせき止
められるため、冷却過程において反転して内方側に作用
（収縮作用）し、その結果、側方部の内周面と筒状部の
外周面とは隙間なく密着（熱融着）することができる。

【００２８】さて、上記第三の課題を解決するために第
三番目の発明に係るリード線封止構造は、筒状部の端に
形成された開口部が、該筒状部よりも大なる熱膨張率を
有するグロメットにより封止され、かつリード線が前記
筒状部の内方側から前記グロメットを貫いて外部に延出
する構造を有するとともに、前記グロメットが、前記開
口部に対応して配置されるとともに、前記リード線の挿
通孔が形成された本体部と、該本体部に一体化されると
ともに、該開口部の縁を経て前記筒状部の外周面側に回
り込んでこれに接する側方部とを有することを特徴とす
る。

【００２９】上記第三番目の発明に係るリード線封止構
造によれば、本体部と側方部とを有するグロメットを用
いて、筒状部の開口部を少なくとも外側から上記本体部
にて塞ぐとともに、筒状部の外周面を上記側方部にて覆
うことによって、開口部に対してグロメットをキャップ
状に被冠させている。これにより、筒状部の開口部はグ
ロメットの本体部と側方部とによって全体として包み込
まれるように封止されている。そして、グロメットは筒
状部よりも熱膨張率が大きい材質で構成されるため、熱
収縮の際に側方部の内周面が筒状部の外周面に対して外
側から充分に密着させて封止することができる。

【００３０】そして、筒状部の端部にグロメットの少な
くとも側方部を外側から覆う形で保護カバーが配置さ
れ、保護カバーに形成された周方向のグロメット加締め
部において、グロメットの側方部が保護カバーと筒状部
との間で挟圧されることにより、これら保護カバーと筒
状部との間を封着することができる。グロメット加締め
部を形成することにより、グロメットが熱収縮する際の
側方部の内周面と筒状部の外周面との密着がさらに確実
になる。

【００３１】また、上記第一及び第三の課題を解決する
ために第四番目の発明に係るガスセンサは、上記リード
線封止構造を有し、かつ前記リード線は測定対象となる
ガス中の被検出成分を検出するための検出素子に導通し
ていることを特徴とする。

【００３２】上記第四番目の発明に係るガスセンサによ
れば、既に第一又は第三発明において述べた如く、グロ
メットの側方部の内周面と筒状部の外周面との間に隙間
が生じにくく、安定したシール性が確保できるリード線
封止構造を有している。とりわけガスセンサが自動車用
として使用される場合には、その取り付け場所が車両の
足回り部分に近い排気管等であるため、雨中走行時や洗
車時等に水滴を浴びることがあるが、上記リード線封止
構造を有することにより、筒状部内への水滴の浸入を防
止できる。したがって、検出素子は作動不良や作動不能
に陥ることなく機能することができ、検出素子からの電
気的出力が安定した状態で得られるようになる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に示す実施例を参照して説明する。図１には、この発明
のリード線封止構造を用いて構成された応用電子機器の
一実施例として、自動車等の内燃機関から排出される排
気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ１を示してい
る。この酸素センサ１はλ型酸素センサと通称されるガ
スセンサの代表的なもので、検出素子２（電気素子）
が、筒状の主体金具３の内側に設けられた軸状の挿通孔
３１内にて固定された構造を有している。そして、主体
金具３の外周面に形成された取付ねじ部３ａにより、検
出素子２の先端側の検出部Ｄが排気管内に位置するよう
に取り付けられ、排気管内を流れる高温の排気ガスに晒
される。なお、主体金具３には、挿通孔３１の軸線方向
においてその中間部に所定幅で、かつ外周面から突出す
る形態で六角断面形状の鍔部３ｄが形成されている。よ
って、この鍔部３ｄにレンチ等の工具を嵌合させ回転さ
せると、酸素センサ１はガスケット３ｂを介して取付ね
じ部３ａにより排気管内の所定位置に取り付けられる。

【００３４】検出素子２は方形状断面を有する長尺状の
もので、図２（ａ）に示すように、それぞれ横長板状に
形成された酸素濃淡電池素子２０と、酸素濃淡電池素子
２０を所定の活性化温度に加熱するセラミックヒータ２
２とが積層されたものとして構成されている。酸素濃淡
電池素子２０は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質
により構成された素子本体層２１を有する。そのような
固体電解質としては、Ｙ_２Ｏ_３ないしＣａＯを固溶させ
たＺｒＯ_２が代表的なものであるが、それ以外のアルカ
リ土類金属ないし希土類金属の酸化物とＺｒＯ_２との固
溶体を使用してもよい。また、ベースとなるＺｒＯ_２に
はＨｆＯ_２が含有されていてもよい。

【００３５】一方、セラミックヒータ（以下、単にヒー
タともいう）２２は、高融点金属あるいは導電性セラミ
ックで構成された抵抗発熱体パターン２３をセラミック
基体中に埋設した構成を有する。具体的には、ヒータ２
２は、第一絶縁層２４と、抵抗発熱体パターン２３と、
第一ヒータ本体層２８及び第二ヒータ本体層２９とを備
えた多層構造となっている。このうち、第一絶縁層２４
は、絶縁性セラミックとしてのアルミナを主体とするア
ルミナ系セラミックにより、ヒータ２２の板厚方向中間
位置に形成されている。また、抵抗発熱体パターン２３
は、第一絶縁層２４中に埋設される形でヒータ２２の板
面方向に沿って形成されている。そして、第一ヒータ本
体層２８及び第二ヒータ本体層２９は、第一絶縁層２４
を厚さ方向両側から挟む形で形成されるとともに、それ
ぞれジルコニアを主成分とする酸素イオン伝導性固体電
解質で構成されている。

【００３６】酸素濃淡電池素子２０には、その長手方向
における一方の端部（主体金具３の先端より突出する部
分）寄りにおいてその両面に、酸素分子解離能を有した
多孔質電極２５，２６が形成されている。そして、それ
ら電極２５，２６及びそれらの間に挟まれる固体電解質
部分とが検出部Ｄを形成することとなる。なお、以下の
記載において、検出素子２の軸方向（長手方向）におけ
る主体金具３から突出する側を「前方側（あるいは先端
側）」、これと反対側を「後方側（あるいは後端側）」
として説明を行う。

【００３７】酸素濃淡電池素子２０において、多孔質電
極２５，２６には、素子本体層２１の長手方向に沿って
酸素センサ１の取付基端側（後端側）に向けて延びる電
極リード部２５ａ，２６ａがそれぞれ一体に形成されて
いる。このうち、ヒータ２２と対向しない側の電極２５
からの電極リード部２５ａは、その末端が電極端子部７
として使用される。一方、ヒータ２２に対向する側の電
極２６の電極リード部２６ａは、図２（ｃ）に示すよう
に、素子本体層２１を厚さ方向に横切るビア２６ｂによ
り反対側の素子面に形成された電極端子部７と接続され
ている。すなわち、酸素濃淡電池素子２０は、両多孔質
電極２５，２６の電極端子部７が電極２５側の板面末端
に並んで形成される形となっている。上記各電極２５，
２６、電極端子部７及びビア２６ｂは、Ｐｔ又はＰｔ合
金など、酸素分子解離反応の触媒活性を有した金属粉末
のペーストを用いてスクリーン印刷等によりパターン形
成し、これを焼成することにより得られるものである。

【００３８】一方、ヒータ２２の抵抗発熱体パターン２
３に通電するためのリード部２３ａ，２３ａも、図２
（ｄ）に示すように、ヒータ２２の酸素濃淡電池素子２
０と対向しない側の板面末端に形成された電極端子部
７，７に、それぞれビア２３ｂを介して接続されてい
る。

【００３９】図２（ｂ）に示すように、ヒータ２２は、
第一ヒータ本体層２８側において、アルミナ系セラミッ
クにより構成される第二絶縁層２７を介して、酸素濃淡
電池素子２０の多孔質電極２６側に接合されている。そ
して、その接合側の多孔質電極２６には、電極リード部
２６ａの一端が接続されるとともに、反対側の多孔質電
極２５との間には、多孔質電極２６側に酸素が汲み込ま
れる方向に微小なポンピング電流が印加される。ここ
で、電極リード部２６ａは接合された酸素濃淡電池素子
２０とヒータ２２との間に挟まれる形で、セラミック素
子２の内部に位置し、その末端面はセラミック素子２の
取付基端側の端面に露出して、ガス放出口を形成してい
る。そして、上記ポンピングされた酸素は電極リード部
２６ａを経てガス放出口から大気中に放出される。これ
により、多孔質電極２６内の酸素濃度は大気よりも若干
高い値に保持され、酸素基準電極として機能することと
なる。一方、反対側の多孔質電極２５は排気ガスと接触
する測定電極となる。

【００４０】このような検出素子２が、図１に示すよう
に、主体金具３に形成された挿通孔３１に挿通されると
ともに、挿通孔３１の内面と検出素子２の外面との間
が、ガラス（例えば結晶化亜鉛シリカほう酸系ガラス）
を主体に構成される封着材層３２により封着されてい
る。そして、検出素子２は、上記封着材層３２等によ
り、先端の検出部Ｄが、排気管に固定される主体金具３
の先端より突出した状態で該主体金具３内に固定され
る。主体金具３の先端部３ｈ外周には、検出素子２の突
出部分を覆う金属製の二重のプロテクトカバー６ａ、６
ｂがレーザー溶接等によって固着されている。このカバ
ー６ａ、６ｂは、キャップ状を呈するもので、その先端
や周囲に、排気管内を流れる高温の排気ガスをカバー６
ａ、６ｂ内に導く開口６ｃ、６ｄが形成されている。一
方、主体金具３の後端部はステンレススチール等の金属
製外筒１８（筒状部）の前端部１８Ａ内側に挿入され、
その重なり部において周方向に環状に形成された結合部
としての溶接部（例えばレーザー溶接部）３５により互
いに気密状態で接合されている。

【００４１】検出素子２の各電極端子部７（４極を総称
する）には、第一コネクタＡ、導線８（長手状金属薄
板）、さらに第二コネクタ部１３を介して、リード線１
４が電気的に接続されている。そして、都合４本のリー
ド線１４は、外筒１８の後端に形成された開口部１８ｃ
に対してキャップ状に被冠されてこれを封止するグロメ
ット５１を貫通して外筒１８の外側に延び、それらの後
端に図示しないコネクタプラグが連結されている。さら
に各リード線１４のグロメット５１より外部に延びる部
分には、これらを収束して保護する保護チューブ１７が
被せられている。

【００４２】図３に、リード線封止構造５０の一例を示
す。図３の実施例では、封止構造５０は、グロメット５
１、補助層５２及び保護カバー５３等より構成される。
グロメット５１は、本体部５１Ａと環状に形成された側
方部５１Ｂ（以下、環状部５１Ｂという）とを有し、全
体としてキャップ状を呈する。グロメット５１の本体部
５１Ａは、リード線１４が挿通されるリード線挿通孔５
１ａを軸方向に貫通した形態で有し、外筒１８の開口部
１８ｃと同心状に設けられている。側方部５１Ｂは、本
体部５１Ａと一体的に連結され、その内周面が外筒１８
の後端部１８Ｃ外周面に接している。一方、外筒１８は
上記前端部１８Ａと、前端部１８Ａの後方に位置する中
間部１８Ｂと、後端に開口部１８ｃを有する後端部１８
Ｃと、中間部１８Ｂと後端部１８Ｃとを連結する縮径部
１８Ｄとを有し、全体として細長い筒状を呈する。後端
部１８Ｃは、中間部１８Ｂよりも小径に形成され、その
外周面がグロメット５１の環状部５１Ｂの内周面に接し
つつグロメット５１の軸線方向に挿入されている。

【００４３】そして、グロメット５１の本体部５１Ａが
外筒１８の開口部１８ｃを少なくとも外側から塞ぐとと
もに、環状部５１Ｂの内周面が外筒１８の後端部１８Ｃ
の外周面と接することによって、グロメット５１が開口
部１８ｃに対してキャップ状に被冠されて開口部１８ｃ
を封止している。

【００４４】グロメット５１の本体部５１Ａと環状部５
１Ｂとは、外筒１８の後端部１８Ｃの外側において一体
的に連結されており、かつ、ＰＴＦＥ樹脂を用いた加圧
成形によって一体構成されている。ＰＴＦＥ樹脂は、融
点３２７℃でフッ素系樹脂の中でも耐熱性が良好で、化
学的にも安定であるといった優れた物性を備えており、
加熱によりある程度の流動性を付加できる。

【００４５】外筒１８は、自身の後端部１８Ｃ外周面が
グロメット５１の環状部５１Ｂの内周面と接しながら、
グロメット５１と中心軸線同士が略一致する形態で挿入
されて、外筒１８の後端部１８Ｃ内周面の内側には広い
内部空間１８１（空間部）が形成されている。この内部
空間１８１には、検出素子２の各電極端子部７とリード
線１４とを接続するために、既に述べた第一コネクタ
Ａ、導線８、第二コネクタ部１３等が収容され、これら
の組立用又は配置用のスペースとして利用される。な
お、組立時のグロメット５１の環状部５１Ｂの内径と外
筒１８の後端部１８Ｃの外径とのはめ合いが締まりばめ
で行われる場合に、外筒１８の後端部１８Ｃ外周面が環
状部５１Ｂの内周面にスムーズに挿入されるように、外
筒１８の外周面後端にその周方向に沿ってアール状（曲
面状）又はテーパ状（平面状）の面取り１８ｅを設けて
いる。

【００４６】そして、このように外筒１８が挿入された
グロメット５１を軟化温度以上に加熱すれば、ＰＴＦＥ
樹脂に流動性が付加されて環状部５１Ｂの内周表面部分
の凹凸が外筒１８の外周表面部分の凹凸に食い込みやす
くなり、アンカー効果が高められて、加熱後に冷却され
ることで外筒１８に対してグロメット５１の環状部５１
Ｂを熱融着させることができる。そして、ＰＴＦＥ樹脂
（グロメット５１）はステンレススチール（外筒１８）
よりも熱膨張率が大きいので、グロメット５１の環状部
５１Ｂは、加熱後の冷却時の熱収縮の際外筒１８との熱
膨張率の差により外筒１８の外周面を隙間なく覆い、環
状部５１Ｂの内周面と外筒１８の外周面との接触部にお
いて、安定したシール性が確保される。さらに、グロメ
ット５１をＰＴＦＥ樹脂で構成しているので、その熱融
着によってグロメット５１の環状部５１Ｂ内周面と外筒
１８の外周面との密着性が確保され、外筒１８の開口部
１８ｃを容易に封止することができる。なお熱収縮の際
グロメット５１には、外筒１８との熱膨張率の差に基づ
き外筒１８の外周面を加圧するように、詳しくは外筒１
８の外周面を径方向内側に加圧するように作用する収縮
力（締付力）が発生する場合がある。この収縮力によっ
ても、環状部５１Ｂの内周面と外筒１８の外周面との接
触部において、一層安定したシール性が確保される。

【００４７】次に図３（ｂ）に示すように、リード線１
４は都合４本あり、それぞれのリード線１４は、芯線１
４Ａの外側をＰＴＦＥ樹脂チューブ製の外被１４Ｂで覆
った形態である。グロメット５１の本体部５１Ａには、
各リード線１４が個別に挿通される４個のリード線挿通
孔５１ａがそれぞれ軸方向に貫通し、かつリード線挿通
孔５１ａの軸直交断面において、各リード線１４の中心
が単一のピッチ円Ｐ上に等間隔で配置されている。そし
て、リード線外被１４Ｂはグロメット５１と同材質のＰ
ＴＦＥ樹脂で構成されている。

【００４８】各リード線挿通孔５１ａの内面とこれに対
応するリード線１４の外被１４Ｂ外面とは熱融着されて
いる。グロメット本体部５１Ａとリード線外被１４Ｂと
についてはがともにＰＴＦＥ樹脂製なので、グロメット
５１を所定温度（例えば軟化温度以上）に加熱した後冷
却すると、軟化が両者略同時に進行し、かつ両者は熱融
着され、グロメット本体部５１Ａのリード線挿通孔５１
ａ内面とリード線１４の外被１４Ｂ外面との間のシール
性が強固となる。

【００４９】外筒１８の後端部１８Ｃ外周面のうちグロ
メット５１の環状部５１Ｂの内周面に覆われる部分の表
面にショットブラストによる面荒らし処理を施し、粗面
部１８ｄ（面荒らし部）を形成している。これによって
環状部５１Ｂの内周面が外筒１８の外周面の粗面部１８
ｄの凹凸に食い込みやすくなり、そのアンカー効果によ
り熱融着による融着強度を向上させている。

【００５０】なお、上記アンカー効果を高めるためには
これらの面荒らし処理によって、外筒１８の粗面部１８
ｄの表面粗さが最大高さＲ_ｙで１５μｍＲ_ｙ以上（基準
長さと評価長さとはいずれもＪＩＳ Ｂ０６０１−1994
の標準値を採用）とするのが好ましい。

【００５１】外筒１８の粗面部１８ｄにはＰＦＡ樹脂の
補助層５２がコーティングされている。この補助層５２
は、環状部５１Ｂ（樹脂製）と外筒１８（金属製）とで
材質を異にするときでも、補助層５２が環状部５１Ｂの
内周面の凹凸と外筒１８の粗面部１８ｄの凹凸との間に
形成される微小な隙間を埋めるように入り込んで両者の
馴染みが良くなり、アンカー効果が発揮され、熱融着に
よる融着強度が向上する。このとき、ＰＦＡ樹脂はＰＴ
ＦＥ樹脂よりも軟化しやすく流動性もよいので、グロメ
ット５１の環状部５１Ｂの内周表面の凹凸及び外筒１８
の外周表面の凹凸に入り込みやすくアンカー効果が大き
くなると予測される。

【００５２】グロメット５１の外側には、グロメット５
１の本体部５１Ａの後端面の一部と環状部５１Ｂの外周
面とを覆い、全体としてキャップ状を呈する保護カバー
５３が被せられている。そして、保護カバー５３の後端
寄りには、保護カバー５３の内周面と環状部５１Ｂの外
周面とを圧着する、断面円環状のグロメット加締め部５
３ａを保護カバー５３の周方向に沿って全周にわたり連
続的に形成している。また、保護カバー５３の前端部が
さらに前方に延びて外筒１８の中間部１８Ｂ外周面を覆
うとともに、グロメット加締め部５３ａの前方側におい
て、保護カバー５３の内周面と外筒１８の中間部１８Ｂ
外周面とを圧着する、断面円環状の外筒加締め部５３ｂ
（前方加締め部）を保護カバー５３の周方向に沿って全
周にわたり連続的に形成している。

【００５３】グロメット５１の環状部５１Ｂの外周面と
外筒１８の中間部１８Ｂの外周面とを覆う保護カバー５
３を設けることにより、外部からの衝撃による環状部５
１Ｂの損傷が防止されるとともに、環状部５１Ｂが高温
下に晒された際に径方向外側へ向かって熱膨張するのを
抑制している。そして、グロメット加締め部５３ａの形
成によりグロメット５１の環状部５１Ｂの内周面と外筒
１８の後端部１８Ｃの外周面との間のシール性が向上
し、かつこのシール性が長期にわたって維持できる。ま
た、外筒加締め部５３ｂを形成することにより、保護カ
バー５３の固定を確実なものにすることができる。

【００５４】なお、グロメット加締め部５３ａと外筒加
締め部５３ｂとはともに断面円環状に形成したが、断面
多角形状に形成してもよい。断面円環状の場合には、保
護カバー５３と環状部５１Ｂ又は外筒１８との接触面が
円筒状面になるのでシール性（気密性）に優れており、
断面多角形状の場合には、保護カバー５３と環状部５１
Ｂ又は外筒１８との接触面が角筒状面になるので接触面
でのズレ（相対回転）が生じにくい利点がある。したが
って、両者の長所を活かすため、グロメット加締め部５
３ａと外筒加締め部５３ｂとで断面円環状と断面多角形
状とを組み合わせて使用してもよい。また、両加締め部
５３ａ，５３ｂは周方向に沿って断続的に形成すること
もできるが、保護カバー５３の固定を確実にするため、
全周にわたり形成するのが望ましい。

【００５５】このような封止構造５０は、例えば次のよ
うな製造工程によって形成することができる。＜成形工
程＞まず、グロメット５１は、ＰＴＦＥ樹脂粉末Ｔの加
圧一体成形により形成される。図４（ａ）に示すよう
に、金型Ｍの中央部に形成された加圧室に下部パンチＬ
Ｐを挿入し、グロメット５１を構成する樹脂として、Ｐ
ＴＦＥ粉末Ｔを金型Ｍの加圧室に充填する。充填完了後
金型Ｍの加圧室に上部パンチＵＰを上方から挿入する。
このとき、台座Ｂに固定された４本のピンＦＰがＰＴＦ
Ｅ粉末Ｔの充填層を貫通し、この固定ピンＦＰは下部パ
ンチＬＰ及び加圧室を経て上部パンチＵＰをも貫通して
いる。各々の固定ピンＦＰは、リード線１４を挿通する
ためのリード線挿通孔５１ａに対応する形状を有してい
る。

【００５６】そして上部パンチＵＰを加圧すると、図４
（ｂ）に示すように、全体がＰＴＦＥ樹脂で構成され、
キャップ状形態のグロメット成形体５１１が得られる。
このグロメット成形体５１１は、４個のリード線挿通孔
５１ａを有する本体成形部５１１Ａと、その本体成形部
５１１Ａと一体的に形成される環状成形部５１１Ｂ（側
方成形部）とから構成されている。

【００５７】＜外筒挿入工程＞次いで、図５（ａ）に示
すように、グロメット成形体５１１の環状成形部５１１
Ｂの内周面と外筒１８の後端部１８Ｃ外周面とを接触さ
せながら、外筒１８をグロメット成形体５１１に中心軸
線同士が略一致するようにして挿入する。このとき、外
筒１８の後端部１８Ｃ外周面には、ショットブラストに
よる面荒らし処理を施し粗面部１８ｄを形成するととも
に、この粗面部１８ｄにＰＦＡ樹脂の補助層５２がコー
ティングされている。また、加熱後の常温での締め代を
確保するために、図５（ａ）におけるグロメット成形体
５１１の環状成形部５１１Ｂの内径と外筒１８の後端部
１８Ｃの外径とのはめ合いを締まりばめで行う場合があ
る。そこで、外筒１８の外周面後端にその周方向に沿っ
てアール状（曲面状）又はテーパ状（平面状）の面取り
１８ｅを設け、外筒１８の後端部１８Ｃ外周面が環状成
形部５１１Ｂの内周面にスムーズに挿入されるようにし
ている。

【００５８】＜リード線挿通工程＞さらに、図５（ｂ）
に示すように、グロメット成形体５１１の本体成形部５
１１Ａに形成された４個のリード線挿通孔５１ａに、芯
線１４Ａの外側をＰＴＦＥ樹脂チューブ製の外被１４Ｂ
で覆った形態の４本のリード線１４をそれぞれ軸方向に
挿通する。これにより、グロメット成形体５１１に外筒
１８とリード線１４とが組み合わされて組立体６００と
なる。なお、外筒１８の後端部１８Ｃ内周面の内側には
内部空間１８１が形成されている。

【００５９】＜保護カバー被覆及び加締め工程＞次に、
図６（ａ）に示すように、グロメット成形体５１１に対
してキャップ状形態の保護カバー５３を軸線方向後方外
側から被せる。そして、保護カバー５３の後端寄りに、
断面円環状のグロメット加締め部５３ａを保護カバー５
３の周方向に沿って形成し、保護カバー５３の内周面と
環状部５１Ｂの外周面とを圧着する。また、グロメット
加締め部５３ａの前方側において、断面円環状の外筒加
締め部５３ｂを保護カバー５３の周方向に沿って形成
し、保護カバー５３の内周面と外筒１８の中間部１８Ｂ
外周面とを圧着する。以上により、組立体６００に保護
カバー５３が被せられるとともに保護カバー５３には加
締め部５３ａ，５３ｂが形成され、加締め組立体６５０
ができあがる。

【００６０】＜熱融着工程＞以上のようにして組み立て
られた加締め組立体６５０を、加熱炉においてＰＴＦＥ
樹脂の軟化温度以上（例えば３４０〜３５０℃）に所定
時間（例えば２〜３時間）加熱し、その後徐冷すると、
封止構造５０が完成する。これによって、図６（ｂ）に
示すように、グロメット成形体５１１はＰＴＦＥ粉末Ｔ
が軟化して焼結しグロメット５１となる。このとき、補
助層５２のＰＦＡ樹脂はＰＴＦＥ樹脂よりも軟化しやす
く流動性もよいので、環状部５１Ｂの内周面の凹凸と外
筒１８の粗面部１８ｄの凹凸との間に形成される微小な
隙間を埋めるように入り込んで両者の馴染みを良くし、
アンカー効果を発揮する。さらに、ＰＴＦＥ樹脂はステ
ンレススチールよりも熱膨張率が大きいので、グロメッ
ト５１の環状部５１Ｂは、熱収縮の際熱膨張率の差によ
り外筒１８の外周面を隙間なく覆い、環状部５１Ｂの内
周面と外筒１８の外周面との接触部（熱融着部）におい
て、安定したシール性が確保される。なお、この収縮作
用によってグロメット５１の環状部５１Ｂは外筒１８に
対して締まりばめ状態となる場合もある。また、グロメ
ット５１の本体部５１Ａとリード線１４の外被１４Ｂと
がともにＰＴＦＥ樹脂製なので、熱融着により両者は一
体となっている。

【００６１】この熱融着工程における挙動をさらに詳細
に示したのが、図１４である。図１４（ａ）の加締め組
立体６５０において、環状成形部５１１Ｂの内周面と外
筒１８の外周面（又は補助層５２のコーティング外面）
との間には、外筒１８の環状成形部５１１Ｂへの挿入に
伴い径方向の隙間ｔ1（以下、内側の隙間という）が形
成される。一方、環状成形部５１１Ｂの外周面と保護カ
バー５３の内周面との間には、保護カバー５３による組
立体６００の被覆及びグロメット加締め部５３ａの形成
に伴う径方向の隙間ｔ2（以下、外側の隙間という）が
形成されている。なお、外筒挿入工程において、環状成
形部５１１Ｂの内径と外筒１８の後端部１８Ｃの外径と
のはめ合いを締まりばめ（圧入）で行う場合は、内側の
隙間ｔ1は０となる。ただし、内外の隙間ｔ1，ｔ2に
は、それぞれ粗面部１８ｄに代表されるような表面上の
凹凸の山と谷の間の空間等も含まれるものとする。

【００６２】加熱炉におけるＰＴＦＥ樹脂の軟化温度以
上への加熱によって、グロメット成形体５１１は軟化し
て焼結し、図１４（ｂ）に示すグロメット５１となる。
このときグロメット５１の環状部５１Ｂは、熱膨張によ
り上記隙間ｔ1，ｔ2を埋めて外筒１８の外周面と保護カ
バー５３の内周面との間を封着（熱融着）する。しか
も、外側の隙間ｔ2を埋めてさらに外側へ熱膨張しよう
とする環状部５１Ｂは、保護カバー５３でせき止められ
るため内側の隙間ｔ1を埋めるように作用する。したが
って、環状部５１Ｂの内側へ向かう上記膨張力と、補助
層５２の介在とが、環状部５１Ｂの熱融着に相乗的に作
用して、内側の隙間ｔ1は、面荒らしによる粗面部１８
ｄ等の表面の凹凸を含めて確実に埋められ、環状部５１
Ｂの内周面と外筒１８の外周面とは隙間なく密着する。

【００６３】その後の冷却によっても、グロメット５１
と外筒１８との熱膨張率の差により、環状成形部５１Ｂ
の内周面と外筒１８の外周面との間には隙間は発生せ
ず、図１４（ｃ）に示すように両面が密着した状態を維
持する。なお、環状部５１Ｂの外周面と保護カバー５３
の内周面との間には、グロメット５１の熱収縮に伴う径
方向の隙間ｔ2’が再び形成される場合があるが、この
隙間ｔ2’は酸素センサ１の気密性とは関係しないの
で、加締め組立体６５０から保護カバー５３が外れたり
しない限り問題とはならない。

【００６４】例えば、グロメット加締め部５３ａの形成
によって内側の隙間ｔ1を充分小さくできれば、外筒挿
入工程において、環状成形部５１１Ｂの内径と外筒１８
の後端部１８Ｃの外径とのはめ合いを締まりばめ（圧
入）で行わなくても済む場合がある。また例えば、保護
カバー５３による組立体６００の被覆によって外側の隙
間ｔ2を充分小さくできれば、グロメット加締め部５３
ａの形成を省略できる場合がある。このように、グロメ
ットに用いる材料（材質）の選定、グロメットの形状及
び外筒とのはめ合い等の工夫により、総熱膨張代ｔと内
外の隙間ｔ1，ｔ2とを適切に管理すれば、製造工程を簡
略化することができる。

【００６５】以上の製造工程において、図５（ａ）の＜
外筒挿入工程＞と、図５（ｂ）の＜リード線挿通工程＞
とは順序を入れ替えても差し支えない。また、＜保護カ
バー被覆工程＞は、＜外筒挿入工程＞及び＜リード線挿
通工程＞の少なくとも一方よりも先行して実施すること
ができる。なお、図４（ｂ）において、グロメット成形
体５１１の４個のリード線挿通孔５１ａは、型成形時に
固定ピンＦＰを貫通させておく以外に、型成形後にドリ
ル等によって穴開けしてもよい。

【００６６】次に、図１に戻り、検出素子２の軸線方向
において、封着材層３２の少なくとも一方の側に隣接す
る形で（本実施例では封着材層３２の、検出部Ｄに近い
端面側に隣接して）、多孔質無機物質で構成された緩衝
層３８が形成されている。該緩衝層３８は、層３２から
軸方向に突出するセラミック素子２を外側から包むよう
に支持し、過度の曲げ応力や熱応力が検出素子２に加わ
るのを抑制する役割を果たす。

【００６７】また、挿通孔３１の内面と外筒１８の内面
との間には、封着材層３２の周囲を取り囲む空隙部３３
が、主体金具３の一部を切り欠く形態で形成されてい
る。上記空隙部３３は、主体金具３の挿通孔３１の周方
向に形成された環状形態をなし、かつ主体金具３の肉厚
方向中間部において挿通孔３１の形成方向に延びる溝部
とされている（以下、溝部３３という）。なお、本実施
例において溝部３３の底面３３ａは、検出素子２の軸線
方向において封着材層３２の対応する端面よりも先端側
に位置するものとされている。

【００６８】この溝部（空隙部）３３は、センサ１に急
激な温度変化等が加わった場合に断熱層の役割を果た
し、その熱衝撃の影響が封着材層３２に及びにくくな
る。また、溝部３３の外側壁部を形成する主体金具部分
３ｇが、自身の変形により衝撃を吸収する緩衝部として
作用しうるので、封着材層３２への影響を緩和すること
ができる。溝部３３の底面３３ａは、検出素子２の軸線
方向において、主体金具３の鍔部３ｄの後端縁３ｅより
も先端側に延びて形成されている。これにより溝部３３
は、主体金具３の後端側の外筒１８が接合される肉薄部
分３ｆの全長に渡るように形成されることとなる。この
場合、溝部３３の底面３３ａは、検出素子２の軸線方向
において溶接部３５よりも先端側に位置するものとな
る。

【００６９】図７〜図１３に、図３のリード線封止構造
及び図４〜図６の製造工程の変形例を示す。まず第一変
形例について、図７にその封止構造を、図８及び図９に
その製造工程の変更部分をそれぞれ示す。図７のリード
線封止構造６０では、図３のグロメット５１の形状を次
のように変更している。すなわち、グロメット５１の本
体部５１Ａが軸方向前方側に延長され、外筒１８の開口
部１８ｃ内に深く入り込んでいる。さらに、外筒１８の
後端部１８Ｃがグロメット５１の軸線方向に挿入される
と、外筒１８の後端部１８Ｃ内周面とグロメット５１の
本体部５１Ａ外周面との間には、内部空間１８１に代わ
って環状の隙間１８２が形成される。この環状の隙間１
８２は、酸素センサ１が長時間高温下に晒されたりある
いは熱サイクルが繰返し付加されたりしてグロメット本
体部５１Ａが熱膨張したときの膨張代として機能する。
また、グロメット５１の本体部５１Ａが外筒１８の開口
部１８ｃ内に深く入り込んでいるので、リード線挿通孔
５１ａを長く設けることができ、リード線１４同士の短
絡や絡みつき等をより確実に防止できる。図７（ａ）で
は、リード線挿通孔５１ａを第二コネクタ部１３の収納
スペースとしても利用した場合を例示している。なお、
図３の実施例と共通する部分には同一符号を付して説明
を省略する。

【００７０】図７のリード線封止構造６０を得るため、
図４及び図５の製造工程を図８及び図９の如く変更して
いる。図４（ａ）における金型Ｍの加圧室の形状を図８
（ａ）の如く変更すると、図８（ｂ）に示すように本体
成形部５１１Ａが軸方向に延長された形状のグロメット
成形体５１１が得られる。グロメット成形体５１１の環
状成形部５１１Ｂの内周面と密着させながら、外筒１８
の後端部１８Ｃ外周面をグロメット成形体５１１の軸線
方向後方側に挿入すると、外筒１８の後端部１８Ｃ内周
面とグロメット成形体５１１の本体成形部５１１Ａ外周
面との間に環状の隙間１８２が形成される。なお、以後
の組立は図６と同様に行う（図９参照）。

【００７１】次に第二変形例について、図１０にその封
止構造を、図１１にその製造工程の変更部分をそれぞれ
示す。図１０のリード線封止構造７０では、図３のグロ
メット５１の形状を次のように変更している。すなわ
ち、グロメット５１の本体部５１Ａが軸方向前方側に延
長され、本体部５１Ａの一部が外筒１８の開口部１８ｃ
に入り込んでいる。したがって、外筒１８の後端部１８
Ｃがグロメット５１の軸線方向に挿入されると、外筒１
８の後端部１８Ｃ内周面とグロメット５１の本体部５１
Ａ外周面との間には、内部空間１８１に代わって環状の
隙間１８２が形成される。図１０の環状の隙間１８２も
図７と同様に、グロメット本体部５１Ａが熱膨張したと
きの膨張代として機能する。なお、図３の実施例と共通
する部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００７２】図１０のリード線封止構造７０を得るた
め、図５の製造工程を図１１の如く変更している。図４
で得られたグロメット成形体５１１の環状成形部５１１
Ｂは、図１１（ａ１）に示すように、その本体成形部５
１１Ａと環状成形部５１１Ｂとの連結部を中心として外
側方向へ略１８０度にわたってラッパ状に開くように曲
げ（折り返し）加工される。その結果、図１１（ａ２）
に示すように本体成形部５１１Ａが軸方向に延長された
形状のグロメット成形体５１１が得られる。グロメット
成形体５１１の環状成形部５１１Ｂの内周面と密着させ
ながら、外筒１８の後端部１８Ｃ外周面をグロメット成
形体５１１の軸線方向後方側に挿入すると、外筒１８の
後端部１８Ｃ内周面とグロメット成形体５１１の本体成
形部５１１Ａ外周面との間に環状の隙間１８２（図１０
参照）が形成される。なお、以後の組立は図５（ｂ）及
び図６と同様に行う。

【００７３】さらに第三変形例について、図１２にその
封止構造を、図１３にその製造工程の変更部分をそれぞ
れ示す。図１２のリード線封止構造８０では、図３のグ
ロメット５１の形状を次のように変更している。すなわ
ち、グロメット５１の本体部５１Ａが軸方向前方側に延
長され、本体部５１Ａの一部が外筒１８の開口部１８に
入り込んでいる。したがって、外筒１８の後端部１８Ｃ
がグロメット５１の軸線方向に挿入されると、外筒１８
の後端部１８Ｃ内周面とグロメット５１の本体部５１Ａ
外周面との間には、内部空間１８１に代わって環状の隙
間１８２が形成される。図１２の環状の隙間１８２も図
１０と同様に、グロメット本体部５１Ａが熱膨張したと
きの膨張代として機能する。ただし、図１２における環
状の隙間１８２の径方向寸法（外筒１８の後端部１８Ｃ
内周面とグロメット５１の本体部５１Ａ外周面との間の
距離）は図１０よりも小に形成されている。なお、図３
の実施例と共通する部分には同一符号を付して説明を省
略する。

【００７４】図１２のリード線封止構造８０を得るた
め、図５の製造工程を図１３の如く変更している。図１
３（ａ）に示すように、図４で得られたグロメット成形
体５１１の環状成形部５１１Ｂの内周面と密着させなが
ら、外筒１８の後端部１８Ｃ外周面をグロメット成形体
５１１の軸線方向後方側に挿入するとき、外筒１８の後
端がグロメット成形体５１１の本体成形部５１１Ａの前
方側端面よりもさらに後方側に至る迄挿入する（図１３
（ｂ））。すなわち、外筒１８の後端はグロメット成形
体５１１の本体成形部５１１Ａに刺さり込むまで挿入さ
れる。そして、組立後の加熱・徐冷の際、外筒１８（ス
テンレススチール）とグロメット成形体５１１（ＰＴＦ
Ｅ樹脂）との熱膨張率の差に応じて、外筒１８の後端部
１８Ｃ内周面とグロメット５１の本体部５１Ａ外周面と
の間に環状の隙間１８２（図１２参照）が形成される。
なお、以後の組立は図６と同様に行う。

【００７５】以上の各実施例において、側方部５１Ｂは
円環状を呈する環状部として形成したが、外筒１８の外
形に対応して角筒状、楕円筒状等他の形状であってもよ
い。

【００７６】なお、第四番目の発明は、酸素センサ以外
にＨＣセンサ、ＮＯｘセンサ、ＣＯセンサ、ＣＯ_２セン
サ等他のガスセンサにも適用できる。さらに、第一番目
ないし第三番目の発明が適用される応用電子機器として
は、これらのガスセンサの他、セラミックヒータ、グロ
ープラグ等が挙げられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリード線封止構造が適用される応
用電子機器の一実施例である酸素センサの一例を示す縦
断面図。

【図２】図１における検出素子の構造を示す説明図。

【図３】リード線封止構造の一例を示す縦半断面図及び
横断面図。

【図４】図３のリード線封止構造の製造工程の説明図。

【図５】図４に続く説明図。

【図６】図５に続く説明図。

【図７】リード線封止構造の第一変形例を示す縦半断面
図。

【図８】図７のリード線封止構造の製造工程の説明図。

【図９】図８に続く説明図。

【図１０】リード線封止構造の第二変形例を示す縦半断
面図。

【図１１】図１０のリード線封止構造の製造工程の説明
図。

【図１２】リード線封止構造の第三変形例を示す縦半断
面図。

【図１３】図１２のリード線封止構造の製造工程の説明
図。

【図１４】図６（ｂ）における熱融着工程の詳細説明
図。

【符号の説明】

１ 酸素センサ（ガスセンサ；応用電子機器） ２ 検出素子（電気素子） ２０ 酸素濃淡電池素子 ２２ セラミックヒータ（ヒータ） １４ リード線 １４Ａ 芯線 １４Ｂ 外被 １８ 外筒（筒状部） １８１ 内部空間（空間部） １８２ 隙間 １８ｃ 開口部 １８ｄ 粗面部（面荒らし部） ５０，６０，７０，８０ リード線封止構造 ５１ グロメット ５１ａ リード線挿通孔 ５１Ａ 本体部 ５１Ｂ 環状部（側方部） ５２ 補助層 ５３ 保護カバー ５３ａ グロメット加締め部 ５３ｂ 外筒加締め部（前方加締め部） ５１１ グロメット成形体 ５１１Ａ 本体成形部 ５１１Ｂ 環状成形部（側方成形部） ６００ 組立体

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状部の端に形成された開口部が耐熱樹
   脂製のグロメットにより封止され、かつリード線が前記
   筒状部の内方側から前記グロメットを貫いて外部に延出
   する構造を有するとともに、 前記グロメットが、前記開口部に対応して配置されると
   ともに、前記リード線の挿通孔が形成された本体部と、
   該本体部に一体化されるとともに、該開口部の縁を経て
   前記筒状部の外周面側に回り込む形で配置される側方部
   とを有し、 前記側方部の内周面が前記筒状部の外周面に直接又は他
   部材を介して間接的に熱融着されていることを特徴とす
   るリード線封止構造。
2. 【請求項２】 前記グロメットを構成する前記耐熱性樹
   脂は、軟化温度が２００℃以上のものが使用される請求
   項１記載のリード線封止構造。
3. 【請求項３】 前記グロメットの前記側方部の内周面と
   前記筒状部の外周面との間に補助層が形成されている請
   求項１又は２記載のリード線封止構造。
4. 【請求項４】 前記筒状部の外周面のうち、少なくとも
   前記グロメットの前記側方部の内周面にて覆われる部分
   に面荒らし処理が施されている請求項１ないし３のいず
   れかに記載のリード線封止構造。
5. 【請求項５】 前記筒状部の端部には、前記グロメット
   の少なくとも前記側方部を外側から覆う形で保護カバー
   が配置されている請求項１ないし４のいずれかに記載の
   リード線封止構造。
6. 【請求項６】 前記保護カバーには、少なくとも該保護
   カバーの内周面と前記側方部の外周面とを圧着するグロ
   メット加締め部が形成されている請求項５記載のリード
   線封止構造。
7. 【請求項７】 前記筒状部の軸線方向において前記開口
   部に向かう側を後方側として、前記保護カバーの前端部
   が、前記グロメットの前記側方部の縁よりも前方側に位
   置し、当該前端部において前記保護カバーの内周面が前
   記筒状部の外周面に対し前方加締め部によって圧着され
   ている請求項５又は６記載のリード線封止構造。
8. 【請求項８】 前記リード線は芯線と、その芯線の外側
   を覆う外被とを有し、前記グロメットの前記リード線挿
   通孔の内周面と前記外被の外周面とが直接又は他部材を
   介して間接的に熱融着されている請求項１ないし７のい
   ずれかに記載のリード線封止構造。
9. 【請求項９】 前記グロメットと前記外被とが同材質の
   耐熱性樹脂にて構成されている請求項８記載のリード線
   封止構造。
10. 【請求項１０】 前記耐熱性樹脂は、フッ素系樹脂又は
    ポリイミド樹脂を主体とするものである請求項１ないし
    ９のいずれかに記載のリード線封止構造。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれかに記載
    のリード線封止構造の製造方法であって、 前記グロメットの前記本体部となるべき本体成形部と、
    同じく前記側方部となるべき側方成形部とが一体連結さ
    れたグロメット成形体を前記耐熱性樹脂により形成し、 該グロメット成形体の前記本体成形部に前記リード線を
    挿通する一方、前記側方成形部の内側に前記筒状部の前
    記開口部側の端部を挿入して組立体を構成し、 該組立体を前記耐熱性樹脂の軟化温度以上に加熱し、そ
    の後冷却することにより、前記側方成形部を前記筒状部
    の外周面に熱融着させることを特徴とするリード線封止
    構造の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記グロメット成形体の外側に、少な
    くとも前記側方成形部の外周面を覆う保護カバーを被
    せ、前記側方成形部を前記加熱により径方向に熱膨張さ
    せ、その後冷却することにより、 前記側方成形部を前記筒状部の外周面に熱融着させる請
    求項１１記載のリード線封止構造の製造方法。
13. 【請求項１３】 筒状部の端に形成された開口部が、該
    筒状部よりも大なる熱膨張率を有するグロメットにより
    封止され、かつリード線が前記筒状部の内方側から前記
    グロメットを貫いて外部に延出する構造を有するととも
    に、 前記グロメットが、前記開口部に対応して配置されると
    ともに、前記リード線の挿通孔が形成された本体部と、
    該本体部に一体化されるとともに、該開口部の縁を経て
    前記筒状部の外周面側に回り込んでこれに接する側方部
    とを有することを特徴とするリード線封止構造。
14. 【請求項１４】 前記筒状部の端部に前記グロメットの
    少なくとも前記側方部を外側から覆う形で保護カバーが
    配置され、該保護カバーに形成された周方向のグロメッ
    ト加締め部において、前記グロメットの前記側方部が前
    記保護カバーと前記筒状部との間で挟圧されることによ
    り、これら保護カバーと筒状部との間を封着している請
    求項１３記載のリード線封止構造。
15. 【請求項１５】 請求項１ないし１０、１３及び１４の
    いずれかに記載のリード線封止構造を有し、かつ前記リ
    ード線は測定対象となるガス中の被検出成分を検出する
    ための検出素子に導通していることを特徴とするガスセ
    ンサ。