JP2004226173A

JP2004226173A - センサ

Info

Publication number: JP2004226173A
Application number: JP2003012658A
Authority: JP
Inventors: Takao Kojima; 孝夫小島; Toshihiko Kimura; 敏彦木村; Masanori Nakanishi; 正典中西
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】検出素子と金属筒状体とをロー付け接合する構造のセンサにおいて、ロー材と検出素子との接合強度の向上を図ることができるセンサを提供する。
【解決手段】酸素センサ１は、検出素子２の外周表面に充填部材５２（ロー材）と接合される素子側ロー付け面２８を備えており、素子側ロー付け面２８には、検出素子２の長手方向に並んで配置される３つの凸部２９が備えられる。このような凸部２９を備える検出素子２は、検出素子２の長手方向における充填部材５２との接触部分の長さ寸法が延長される。これにより、検出素子２と充填部材５２との接触面積が増大するため、検出素子２と充填部材５２との接合強度が増大し、また、検出素子２と充填部材５２との間を排気ガスが通過するための通過経路が長くなるため、排気ガスが漏洩し難くなる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象物の物理量（例えば、温度や特定ガスの濃度や濃度変化など）を検出するために、検出素子および金属筒状体を備えて構成されるセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、測定対象物の物理量を検出するセンサとしては、被測定領域に存在する測定対象物の温度を検出する温度センサや、被測定領域に存在する混合ガス中から特定ガス成分の濃度や濃度変化を検出するガスセンサ（酸素センサやＮＯｘセンサなど）などが知られている。
【０００３】
例えば、ガスセンサとしては、長尺形状に形成された固体電解質体からなる検出素子と、検出素子を保持する金属製の主体金具（金属筒状体）と、を備えて構成されるものがある。
このようなガスセンサには、ロー材を用いて主体金具と検出素子とをロー付け接合することにより、主体金具が検出素子を保持する構造のものや、ロー材を用いて環状の金属ホルダ（金属筒状体）と検出素子とをロー付け接合し、その状態で金属ホルダを主体金具に組みつけることにより、主体金具が検出素子を保持する構造のもの（例えば、特許文献１）がある。
【０００４】
そして、ガスセンサは、主体金具が所定の取り付け位置に設置されて、検出素子の検出部が被測定領域に配置されるようにして使用に供される。例えば、自動車の排気ガス中の酸素濃度を検出するガスセンサの場合には、主体金具が排気管に設置されて、検出素子の検出部が排気管の内部に配置されて、排気ガス中の酸素濃度を検出する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１２６７８７号公報（図２参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、主体金具や金属ホルダを構成する金属筒状体と検出素子とをロー付け接合する構造のセンサにおいては、ロー材と検出素子との接合強度が、ロー材と金属筒状体との接合強度よりも弱くなるという問題がある。
【０００７】
つまり、ロー材は、金属系材料であることから、金属筒状体との親和性が良好であり、金属筒状体との接合強度が強くなるのに対して、固体電解質体などのセラミックスからなる検出素子との接合強度は弱くなる。このようにロー材と検出素子との接合強度が弱いと、検出素子の外表面からロー材が剥がれることがあり、ロー材と検出素子との間を介して、排気ガス（測定対象物）が被測定領域（例えば、排気管の内部）から外部に漏れ出てしまい、適切な検出ができない可能性がある。
【０００８】
また、ロー材と検出素子とは、それぞれ異なる材質で構成されており、熱膨張率に差があることから、ロー付け作業後の冷却工程における収縮時に、検出素子からロー材が剥がれる現象が生じ、ロー付け接合による接合強度が低下する虞がある。
【０００９】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、検出素子と金属筒状体とをロー付け接合する構造のセンサにおいて、ロー材と検出素子との接合強度の向上を図ることができるセンサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、測定対象物にさらされる検出部を有し、長尺形状に形成される検出素子と、検出素子を挿通可能に構成された挿通孔を有し、検出部を測定対象物にさらす状態で挿通孔に挿通された検出素子を保持する金属筒状体と、を備えるセンサであって、検出素子は、外周表面に素子側ロー付け面を備え、金属筒状体は、挿通孔の内面に金具側ロー付け面を備えると共に、ロー材を用いたロー付け接合による素子側ロー付け面と金具側ロー付け面との接合により、検出素子を保持するよう構成され、素子側ロー付け面は、検出素子の外周表面に対して高低差を有する凸部を備えることで凹凸状に形成されていることを特徴とするセンサである。
【００１１】
つまり、このセンサに備えられる検出素子は、ロー材と接合される素子側ロー付け面を備えており、素子側ロー付け面には、検出素子の外周表面に対して高低差を有する凸部が備えられている。このような凸部を備える検出素子は、素子側ロー付け面が凹凸状に形成されるため、検出素子に対するロー材の接触部分の長さ寸法が、外周表面が平面形状に形成された検出素子よりも延長される。
【００１２】
このように検出素子とロー材との接触部分の長さ寸法が延長されると、検出素子とロー材との接触面積が増大するため、検出素子とロー材との接合強度が増大することになる。また、検出素子とロー材との接触面積が増大して両者の接合強度が増すことで、ロー材が検出素子から剥がれ難くなり、ロー材と検出素子との間を、測定対象物が通過し難くなる。
【００１３】
さらに、素子側ロー付け面に凸部を備える検出素子は、外周表面に対して段差部分を生ずるので、その段差部分にロー材が係合することになり、外力が印加された場合においても、ロー材との相対位置が変化し難くなり、接合強度が向上するという利点がある。
【００１４】
よって、本発明（請求項１）のセンサによれば、ロー付け接合を用いる構造のセンサにおいて、検出素子とロー材との接合強度を増大させることができ、測定対象物の漏洩を抑制することができる。
また、金属筒状体としては、センサを所定の設置位置に取り付けるための取り付け部（ネジ部など）を有する主体金具や、検出素子の径方向周囲を取り囲む金属ホルダであって、主体金具の内部に配置される金属ホルダが挙げられる。
【００１５】
検出素子は、固体電解質体としてジルコニアを用いて形成されるものに限定されることはなく、ジルコニアとアルミナからなる固体電解質体（例えば、ジルコニアとアルミナの合計量を１００ｗｔ％とした場合に、アルミナを１０〜８０ｗｔ％の範囲内で含有させた固体電解質体）から形成されていても良い。また、長尺形状の検出素子としては、有底筒状（カップ形状）に形成されたもの、板型形状に形成されたもの、さらにはセラミックヒータと一体化されて板型形状に形成されたもの等を挙げることができる。
【００１６】
次に、上述（請求項１）のセンサは、請求項２に記載のように、検出素子の外周表面に対する凸部の高さが、検出素子の外周表面と金属筒状体の挿通孔の内面との最大間隙距離に対して５％以上５０％以下であるように、凸部の高さ寸法が規定されているとよい。
【００１７】
このように凸部の高さ寸法の上限値を規定して、検出素子と金属筒状体との隙間寸法が過度に狭くなるのを防止することで、検出素子と金属筒状体との間（換言すれば、素子側ロー付け面および金具側ロー付け面の間）において、ロー材が流れ難くなるのを防止できる。つまり、ロー材が流れ難くなるのを防止することで、素子側ロー付け面および金具側ロー付け面の全体にロー材を行き渡らせることができ、ロー付け接合による接合強度を向上させることができる。
【００１８】
また、凸部の高さ寸法の下限値を規定して、検出素子とロー材との接触部分を一定寸法以上延長させることで、検出素子とロー材との接触面積を一定範囲以上増大させることができる。このように、検出素子とロー材との接触面積の増大割合を一定値以上確保することで、接触面積の増大による接合強度の増大や測定対象物の漏洩防止などの効果を確実に得ることができる。
【００１９】
さらに、凸部の高さ寸法の下限値を規定することで、凸部と検出素子の外周表面との段差部分を確実にロー材と係合する大きさに設定でき、外力の印加に耐えられる構造となることから、接合強度を向上させることができる。
よって、本発明（請求項２）のセンサによれば、素子側ロー付け面および金具側ロー付け面の全体にロー材を行き渡らせることができ、また、検出素子とロー材との接触面積の増大割合を一定値以上確保できることから、ロー付け接合による接合強度を向上でき、測定対象物の漏洩を抑制することができる。
【００２０】
ここで、上述（請求項２）のセンサにおいて、検出素子の外周表面に対する凸部の高さの絶対的な数値としては、５０［μｍ］以上（好ましくは、２００［μｍ］以上）とするとよい。凸部の下限値を５０［μｍ］以上とすることで、素子側ロー付け面と金具側ロー付け面との接合強度をより有効に高めることができる。また、この凸部の高さ寸法としては特に上限値はないが、凸部の高さ寸法が大きくなると、その寸法に応じて金属筒状体を大型化しなければならず、ロー材容積が大きくなってロー材の溶融時の力が大きくなるために凸部が破損する可能性がある。それより、凸部の高さの上限値としては、１０００［μｍ］以下とすることが望ましい。
【００２１】
次に、上述（請求項１または請求項２）のセンサは、請求項３に記載のように、素子側ロー付け面のうち、凸部の少なくとも一部または該凸部を除く検出素子の外周表面のいずれかに、メタライズ層が形成されているとよい。
メタライズ層は、金属系材料で形成されるため、金属系材料からなるロー材との親和性に優れており、メタライズ層とロー材との接合強度は、検出素子におけるセラミックス材料部分の外周表面とロー材との接合強度に比べて高くなる。このため、前記素子側ロー付け面のうち、凸部表面の少なくとも一部または凸部を除く検出素子の外側表面のいずれかにメタライズ層が形成された検出素子は、メタライズ層を持たない検出素子に比べて、ロー材との接合強度が増大する。
【００２２】
とりわけ、凸部を除く検出素子の外周表面にメタライズ層を形成した場合には、ロー材が該外周表面に流れ易くなり、ロー材の素子側ロー付け面側がより確実に凹凸状となり、測定対象物の漏洩を有効に抑制することができる。
よって、本発明（請求項３）のセンサによれば、検出素子にメタライズ層を設けることで、検出素子とロー材との接合強度を増大させることができる。
【００２３】
なお、メタライズ層は、例えば、焼成前の検出素子の所定位置に配置された金属製材料を検出素子と共に焼成することで形成することができる。
さらに、上述（請求項１から請求項３のいずれか）のセンサは、請求項４のように、凸部が格子状に形成されているとよい。
【００２４】
このように素子側ロー付け面を格子状の凸部を備えつつ凹凸状に形成することで、一方向の外力に限らず、縦方向、横方向および回転方向などの多様な方向の外力に耐えられる強固なロー付け接合を実現できる。
よって、本発明（請求項４）のセンサによれば、強固なロー付け接合を実現でき、ロー付け接合による検出素子と金属筒状体との接合強度を向上させることができる。
【００２５】
なお、上述（請求項４）のセンサは、請求項５に記載のように、格子状の凸部で囲まれる枠内区画に位置する検出素子の外周表面の面積がそれぞれ４［ｍｍ^２］以上１５［ｍｍ^２］以下となるように構成するとよい。
つまり、枠内区画が過度に小さく形成されると、枠内区画に位置する検出素子の外周表面とロー材との接合面積が小さくなり、検出素子とロー材との接合強度を十分には確保できないことがある。これに対して、枠内区画に位置する検出素子の外周表面の面積が少なくとも４［ｍｍ^２］以上となるように、凸部を格子状に形成することで、検出素子とロー材との接合強度を一定レベル以上に維持することができる。
【００２６】
また、枠内区画が過度に大きく形成されると、格子状の凸部の間隔が拡大するため、格子状に形成することで得られる効果、すなわち、多方向からの外力に耐えられる強固なロー付け接合を実現できない虞がある。これに対して、枠内区画に位置する検出素子の外周表面の面積が少なくとも１５［ｍｍ^２］以下となるように、凸部を格子状に形成することで、多方向からの外力に耐えられる強固なロー付け接合を実現することができる。
【００２７】
なお、上記枠内区画に位置する検出素子の外周表面にメタライズ層を形成することで、より強固なロー付け接合が実現されることになるが、このような場合、メタライズ層の面積が過度に大きくなると、ロー付け作業後の冷却工程におけるロー材の収縮の影響を受けて、メタライズ層が剥がれる虞がある。このため、枠内区画に位置する検出素子の外周表面の面積の上限値（１５［ｍｍ^２］）を設定することで、メタライズ層の剥がれを防止できるという利点がある。
【００２８】
よって、本発明（請求項５）のセンサによれば、検出素子とロー材との接合
強度を一定レベル以上に維持することができ、また、多方向からの外力に耐えられる強固なロー付け接合を実現できることから、ロー付け接合による検出素子と金属筒状体との接合強度を向上させることができる。
【００２９】
また、凸部は、請求項６に記載のように、複数形成され、それぞれの凸部が粒状体で形成するとよい。
このような凸部は、焼成前の検出素子の表面における所定位置に、タンポ印刷などの手法を用いて、複数の粒状体を付着させて、検出素子の本体部分と共に焼成するという簡易な製造方法で形成することができる。粒状体は、検出素子と同種の材料で形成すると、検出素子との接合が良好となる。
【００３０】
よって、本発明（請求項６）のセンサによれば、凸部を簡易な製造方法で形成することができることから、製造方法の複雑化を抑制しつつ、ロー付け接合の接合強度を向上させることができる。
なお、粒状体を用いて凸部を形成する場合には、検出素子と金属筒状体との隙間寸法に応じて、粒状体の径方向寸法を適宜設定することで、ロー付け接合の接合強度を向上させることができる。また、粒状体の形状は、球形状に限ることはなく、多角形であってもよい。
【００３１】
さらに、上述（請求項６）のセンサは、請求項７に記載のように、粒状体における検出素子の外周表面との接触部分の寸法が、粒状体の径方向最大寸法よりも小さく形成されているとよい。
つまり、このような粒状体が表面に備えられる検出素子は、粒状体の表面近傍の領域のうち、径方向最大寸法部分から検出素子との接触部分に至る領域に、ロー材が回り込む状態で、ロー付け接合されることになる。このようなロー材の回り込み領域を備える検出素子は、ロー材との接合強度がさらに増大することになり、ロー付け接合による金属筒状体との接合強度も増大する。
【００３２】
よって、本発明（請求項７）のセンサによれば、ロー材と検出素子とを強固に接合することができ、ロー付け接合による接合強度をさらに向上させることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を適用したセンサの実施例を図面と共に説明する。
本実施例は、ガスセンサの一種である酸素センサ１であり、図１に酸素センサ１の全体構成を表す断面図を示す。なお、以下の説明においては、酸素センサ１のうち、図１における下端側が「ガスセンサの先端側」に相当し、同様に、酸素センサ１の図１における上端側が「ガスセンサの後端側」に相当する。
【００３４】
図１に示すように、酸素センサ１は、ジルコニア（ＺｒＯ_２）を主成分とする固体電解質体により先端が閉じた有底筒状に形成された検出素子２，検出素子２の有底孔４７に配置された軸状のセラミックヒータ３，酸素センサ１の内部構造物を収容すると共に酸素センサ１を排気管等の取付部に固定するケーシング４などを備えて構成されている。
【００３５】
検出素子２の有底孔４７の内面には、そのほぼ全面を覆うように、ＰｔあるいはＰｔ合金により多孔質に形成された内部電極４８が形成され、外面のうち先端側（図中の下側）に同様な外部電極４６が形成されている。また、検出素子２の長手方向略中間位置には、外周表面から径方向外向きに突出する鍔部２６が設けられている。そして、検出素子２は、先端側に配置される外部電極４６、内部電極４８および固体電解質体により構成され、測定対象物（排気ガス）に晒されることになる検出部２５を有している。
【００３６】
この検出素子２は、図３を援用して示すように、検出素子２の後端側に導電層１４７が周方向に沿って帯状に形成され、外部電極４６が鍔部２６よりも先端側の全面を覆うように形成されており、さらに導電層１４７と外部電極４６とが直線上の接続パターン層１４４を介して電気的に接続されている。ここで、検出素子２の外面のうち鍔部２６よりも後端側は、後述するように素子側ロー付け面２８が形成されることになるが、本実施形態では接続パターン層１４４と後述する充填部材５２（ロー材５２）とが直接接触することがない（換言すれば、外部電極４６と主体金具５とが充填部材５２を介して短絡することがない）ように、接続パターン層１４４のうちで少なくとも素子側ロー付け面２８にまたがる部分に、絶縁性のガラス層１４５がコーティングされている。
【００３７】
図１に戻り、ケーシング４は、検出素子２を保持すると共にその先端側にある検出部２５を排気管等の内部に突出させる主体金具５と、主体金具５の後端部（図１では上側の端部）に組み付けられ、検出素子２との間で基準ガス空間を形成する外筒６とを備えて構成されている。
【００３８】
主体金具５は、検出素子２を挿通するよう先端側から後端側にかけて貫通する挿通孔５０と、検出部２５を有する先端側から挿通孔５０に挿通された検出素子２の鍔部２６を支持する棚部５４とを有する略円筒型形状に形成されている。そして、主体金具５は、検出部２５および後端部（導電層１４７）が挿通孔５０の外部に露出する状態で検出素子２を保持可能に構成されている。
【００３９】
主体金具５にて検出素子２を保持するにあたり、挿通孔５０の内部には、検出素子２を先端側（図中下側）から支持するセラミックス材料からなる支持部材５１，支持部材５１の後端側（図中上側）に充填される共晶ロー（ＢＡｇ８：Ａｇ−Ｃｕ系ロー材）からなる充填部材５２，および充填部材５２の後端側に配置されるセラミックス材料からなるスリーブ５３が同軸状に配置される。
【００４０】
すなわち、支持部材５１は、略円筒状に形成され、主体金具５の挿通孔５０の内周に形成される棚部５４にリング５５を介して係止されると共に、検出素子２の鍔部２６を先端側（図中下側）から支持する。なお、検出素子２の鍔部２６は、支持部材５１にパッキン５６を介して係止される。そして、充填部材５２は、支持部材５１の後端側における主体金具５の挿通孔５０の内面と検出素子２の外周面との間に配設され、さらに、スリーブ５３は、略円筒状に形成され、充填部材５２の後端側に配設される。
【００４１】
なお、主体金具５の挿通孔５０の内面のうち充填部材５２に当接する部分に、金具側ロー付け面３２が形成されており、検出素子２の外周面のうち充填部材５２に当接する部分に、素子側ロー付け面２８が形成されている。
スリーブ５３は、後述するコイルバネ９により先端側に付勢されており、充填部材５２に対して圧力を印加している。このため、加熱により溶融状態となった充填部材５２は、スリーブ５３からの加圧により、挿通孔５０の内面と検出素子２の外周面との間の隅々まで充填される。そして、温度低下により凝固した充填部材５２は、検出素子２および主体金具５（詳細には挿通孔５０の内面）とそれぞれ強固に接合され、ひいては、検出素子２と主体金具５とが強固に接合される。なお、支持部材５１およびスリーブ５３は、溶融状態の充填部材５２が挿通孔５０から外部に漏洩しないように、充填部材５２を挿通孔５０の内部に封止可能な形状に構成されている。
【００４２】
また、溶融状態の充填部材５２は、パッキン５６によって検出素子２と支持部材５１との間から漏れるのが確実に抑制される。
なお、充填部材５２を構成するＢＡｇ８は、溶融温度が約８００［℃］であり、ロー付け作業後の耐熱温度が５００〜６００［℃］程度となる特性を示す共晶ロー材である。
【００４３】
ここで、酸素センサ１における検出素子２，充填部材５２および主体金具５の断面構造を表した拡大断面図を図２に示し、また、検出素子２の外観を表す斜視図および後述する素子側ロー付け面２８の展開図を図３に示す。
図３に示すように、検出素子２は、外周表面のうち鍔部２６の後端側部分において、周方向にわたり素子側ロー付け面２８が形成されており、素子側ロー付け面２８には、検出素子２の外周表面より径方向外側に突出する凸部２９が形成されている。
【００４４】
なお、図３に示す素子側ロー付け面２８の展開図（この展開図では、接続パターン層１４４およびガラス層１４５の図示は省略している）は、横方向の第１辺Ｌ１が検出素子２の周方向に対応し、縦方向の第２辺Ｌ２が検出素子２の長手方向に対応している。この展開図から判るように、素子側ロー付け面２８は、周方向に連続して形成される３つの凸部２９と、凸部２９以外の検出素子２の外周表面（以下、この外周表面を凸部２９と区別し易いように凹部３０とも表現する）とから構成され、周方向に連続して形成される４つの凹部３０のうち１つの凹部３０にはメタライズ層３１が形成されている。
【００４５】
また、図２に示すように、凸部２９の検出素子２の外周表面に対する高さ（高低差距離Ｂ）が２００［μｍ］となるように形成されている。なお、検出素子２および主体金具５は、検出素子２の外周表面（凹部３０）と主体金具５の挿通孔５０の内面との距離のうち、検出素子２の長手方向と直交する向きにおける距離（最長間隙距離Ｃ）が２０００［μｍ］となるように構成されている。
【００４６】
ここで、高低差距離Ｂおよび最長間隙距離Ｃは、酸素センサ１の中心軸線を含むように断面をとり、電子顕微鏡あるいは光学顕微鏡で観察することができる。また、高低差距離Ｂについては、凹凸状の素子側ロー付け面２８のうちで、最も高い凸部２９の高さと、検出素子２の外周表面（凹部３０）の最も深い（低い）部分との高低差をいうものとする。
【００４７】
さらに、１つの凹部３０は、金属製材料からなるメタライズ層３１が設けられており、ロー材からなる充填部材５２との接合強度の増大させている。つまり、金属製材料からなるメタライズ層３１は、金属製のロー材（充填部材５２）との親和性に優れており、メタライズ層３１と充填部材５２との接合強度は、検出素子２のセラミックス材料部分とロー材との接合強度に比べて高くなる。なお、メタライズ層３１は、焼成前の検出素子２における凹部３０に配置された金属製材料を、検出素子２と共に焼成することで形成できる。
【００４８】
図１に戻り、酸素センサ１は、主体金具５の後端部を覆う略円筒状の外筒６を備えている。外筒６は、後述するセパレータ７の本体部７５の外径よりも大きく、フランジ部７１の外径よりも小さい内径を有する小径部６５と、フランジ部７１の外径よりも大きい大径部６４と、小径部６５と大径部６４とを繋ぐ段差部６１とを有している。なお、段差部６１の内面は、後述するセパレータ７のフランジ部７１と当接可能に形成されている。外筒６の後端側（図中の上側）に位置する小径部６５には、後述するシール部材１１の後端縁（上端縁）を覆うように内方に屈曲した肩部６２が設けられ、その端縁により上端開口部６３が形成されている。
【００４９】
外筒６の上端開口部６３には、検出素子２の外部電極４６、内部電極４８に夫々電気的に接続されるリード線２１，２２およびセラミックヒータ３の一対のヒータ端子に電気的に接続される一対のリード線４９（一方は図示省略）を夫々外部から外筒６（酸素センサ１）の内部に導入すると共に、外筒６の内部への水分や油分の侵入を防止するシールユニット１０が設けられている。
【００５０】
このシールユニット１０は、フッ素ゴムからなる円柱状のシール部材１１と、このシール部材１１の中央を軸方向に貫通する貫通孔１４に嵌挿可能な筒状挿入部材３９と、この筒状挿入部材３９の上端部を覆うと共に、これらシール部材１１の貫通孔１４の内周面と筒状挿入部材３９の外周面との間に挟持されて固定されるシート状の通気フィルタ４０とから構成されている。シールユニット１０は、リード線２１，２２などを挿通した状態で外筒６の先端側の開口部から上端開口部６３の内側に配置されたあと、外筒６とともに径方向内側に加締められることで、外筒６に固定される。これにより、外筒６とシール部材１１とが密着し、そのシール性がより確実なものとなる。
【００５１】
また、外筒６の内部に組み付けられたシール部材１１の先端側には、セラミックで筒状に形成された絶縁性のセパレータ７が内挿されている。このセパレータ７は、略円筒形状の本体部７５と、その本体部７５よりも大径のフランジ部７１と、そのフランジ部７１の先端面から先端方向に突出した環状突部７２と、セパレータ７の先端面７４に開口する有底状の保持孔７６とを有している。フランジ部７１は、その外径が先端側になるほど径方向外側に位置するテーパ状の当接面７３を有し、この当接面７３が外筒６の段差部６１の内面に当接されている。セパレータ７は、各リード線２１，２２と電気的に接続された端子部８を保持すると共に、セラミックヒータ３と電気的に接続する一対のリード線とそれぞれ接続されるヒータ端子部３５（もう一方は図示省略）を保持し、端子部８と外筒６とを、また端子部８とヒータ端子部３５とを電気的に絶縁している。
【００５２】
そして、主体金具５とセパレータ７との間には、コイルバネ９（押圧部材）が介装されており、コイルバネ９は、主体金具５の挿通孔５０に配置されるスリーブ５３を棚部５４に向けて押圧すると共に、セパレータ７を後端側に押圧している。コイルバネ９は、一端が、スリーブ５３に直接接続され、他端が、セパレータ７の環状突部７２の内側に位置するセパレータ７の先端面７４に直接接続されている。
【００５３】
なお、コイルバネ９は、検出素子２の導電層１４７、端子部８と接触しないように、寸法が調整されている。
外筒６は、その下端開口端部が主体金具５の外側に位置するように配置されて全周レーザ溶接されることにより、主体金具５に対して装着されている。また、主体金具５の下端側外周には、検出素子２の突出部分（検出部２５）を覆うと共に、測定対象ガスを導入するための複数の孔部を有する金属製の二重のプロテクタ８１，８２が溶接によって取り付けられている。
【００５４】
以上に説明したように、本実施例（以下、第１実施例ともいう）の酸素センサ１は、検出素子２の外周表面に充填部材５２（ロー材）と接合される素子側ロー付け面２８を備えており、素子側ロー付け面２８には、検出素子２の長手方向に並んで配置される３つの凸部２９が備えられている。このような凸部２９を備える検出素子２は、検出素子２の長手方向における充填部材５２との接触部分の長さ寸法が、外周表面が平面形状に形成された検出素子よりも延長される。
【００５５】
このように検出素子２と充填部材５２との接触部分の長さ寸法が延長されると、検出素子２と充填部材５２との接触面積が増大するため、検出素子２と充填部材５２との接合強度が増大することになる。また、検出素子２と充填部材５２との接触部分の長さ寸法が延長されると、検出素子２と充填部材５２との間を排気ガスが通過するための通過経路が長くなるため、排気ガスが漏洩し難くなる。
【００５６】
さらに、凸部２９を備える検出素子２は、凸部２９と凹部３０との段差部分である係合部に充填部材５２（ロー材）が係合することになり、外力が印加された場合においても、検出素子２と充填部材５２との相対位置が変化し難くなり、接合強度が向上するという利点がある。
【００５７】
また、検出素子２においては、凸部２９が外周表面の周方向にわたり連続的に形成されており、検出素子２の周方向全周にわたり、検出素子２の長手方向における充填部材５２との接触部分の長さ寸法を延長できると共に、充填部材５２との係合部を設けることができる。このため、検出素子の周方向全周において、バランス良く接合強度を向上できると共に、精度良く排気ガスの漏洩を防止することができる。
【００５８】
また、検出素子２の外周表面に対する凸部２９との高低差距離Ｂは、２００［μｍ］に設定されており、検出素子２の外周表面と主体金具５の内面との該検出素子２の長手方向と直交する向きにおける最長間隙距離Ｃ（２０００［μｍ］）の１０％値である。このように凸部２９の高さ寸法を規定して、検出素子２と主体金具５との隙間寸法が過度に狭くなるのを防止することで、検出素子２と主体金具５との間（換言すれば、素子側ロー付け面２８および金具側ロー付け面３２の間）において、充填部材５２（ロー材）が流れ難くなるのを防止できる。
【００５９】
これにより、素子側ロー付け面２８と金具側ロー付け面３２との間において、充填部材５２を細部に行き渡らせることができ、ロー付け接合の接合強度を向上させることができ、排気ガス（測定対象物）の漏洩を抑制することができる。
また、酸素センサ１は、素子側ロー付け面２８のうちで、凸部２９を除く検出素子２の外周表面の少なくとも一部（凹部３０の一部）にメタライズ層３１が形成されており、メタライズ層３１と充填部材５２とは互いに金属系材料であるため接合強度が高いことから、検出素子２と充填部材５２（ロー材）との接合強度を増大させることができる。
【００６０】
なお、第１実施例の酸素センサ１においては、充填部材５２が特許請求の範囲に記載のロー材に相当する。
ところで、検出素子に形成される凸部の形状は、第１実施例のように、検出素子の周方向に連続的に形成される３本の凸部に限ることはなく、図４に示すような様々な形状とすることができる。なお、図４では、素子側ロー付け面を展開図として表しており、素子側ロー付け面のうち黒塗りの線で表記した領域が凸部に相当し、線以外の領域が凸部以外の外周表面（凹部）相当する。なお、図４に示す展開図においても、図３における検出素子２の斜視図に示す接続パターン層１４４およびガラス層１４５は、図示を省略している。
【００６１】
図４のうち、パターン（１）は、検出素子の周方向（図４における左右方向）に連続的に形成される１本の凸部を備える素子側ロー付け面である。パターン（２）は、検出素子の周方向に連続的に形成される２本の凸部を備える素子側ロー付け面である。パターン（３）は、検出素子の周方向に連続的に形成される１本の凸部と検出素子の周方向に断続的に形成される１本の凸部とを備える素子側ロー付け面である。
【００６２】
パターン（４）は、互いの断続部分が重ならないように、検出素子の周方向に断続的に形成される２本の凸部を備える素子側ロー付け面である。パターン（５）は、検出素子の周方向に連続的に形成される１本の凸部と、一点鎖線となるように検出素子の周方向に断続的に形成される１本の凸部とを備える素子側ロー付け面である。パターン（６）は、検出素子の周方向に連続的に形成される１本の凸部と、曲線状の一点鎖線となるように検出素子の周方向に断続的に形成される１本の凸部とを備える素子側ロー付け面である。
【００６３】
パターン（７）は、点線となるように検出素子の周方向に断続的に形成される２本の凸部と、一点鎖線となるように検出素子の周方向に断続的に形成される１本の凸部とを備える素子側ロー付け面である。パターン（８）は、点線となるように検出素子の周方向に断続的に形成される１本の凸部と、検出素子の周方向に連続的に形成される１本の凸部とを備える素子側ロー付け面である。パターン（９）は、直線状の一点鎖線となるように検出素子の周方向に断続的に形成される１本の凸部と、曲線状となるように検出素子の周方向に連続的に形成される１本の凸部とを備える素子側ロー付け面である。
【００６４】
パターン（１０）は、点線となるように検出素子の周方向に断続的に形成される１本の凸部と、二点鎖線となるように検出素子の周方向に断続的に形成される１本の凸部とを備える素子側ロー付け面である。パターン（１１）は、二点鎖線となるように検出素子の周方向に断続的に形成される２本の凸部と、この２本の凸部の略中間位置において検出素子の周方向に対して斜めに形成される複数の凸部とを備える素子側ロー付け面である。パターン（１２）は、検出素子の周方向に連続的に形成される３本の凸部と、検出素子の長手方向（図４における上限方向）に連続的に形成される複数の凸部とからなる格子状の凸部を備える素子側ロー付け面である。
【００６５】
これらのうち、パターン（１）（２）（３）（５）（６）（８）（９）（１２）のように、少なくとも１つの凸部が検出素子の外周表面の周方向にわたり連続的に形成されることで、検出素子の周方向全周にわたり、検出素子の長手方向におけるロー材との接触部分の長さ寸法を延長することができ、接合強度を向上させることができる。
【００６６】
また、パターン（４）（７）（１０）（１１）においては、凸部が断続的に形成されているが、素子側ロー付け面のうち、１つの凸部が途切れる部分においては、検出素子の長手方向位置が異なる位置に他の凸部が形成されており、複数の凸部は、それぞれ互いの途切れる部分が長手方向で見たときに重ならないように、検出素子の周方向に断続的に形成されている。
【００６７】
このように複数の断続的な凸部を形成することで、検出素子の長手方向におけるロー材との接触部分の長さ寸法を延長することができ、また、検出素子の周方向全周にわたりロー材と係合する段差部分を形成することができる。これにより、検出素子とロー材との接合強度を増大させることができ、測定対象物の漏洩を抑制できる。
【００６８】
また、パターン（１２）においては、凸部が格子状に形成されており、このように凸部を形成することで、一方向の外力に限らず、縦方向、横方向および回転方向などの多様な方向の外力に耐えられる強固なロー付け接合を実現できる。よって、パターン（１２）の素子側ロー付け面を有する検出素子を用いて構成されるセンサは、強固なロー付け接合を実現でき、ロー付け接合による検出素子と主体金具との接合強度を向上させることができる。また、このセンサは、検出素子の周方向にわたり、検出素子と主体金具との間に隙間が生じるのを抑制できることから、検出素子と主体金具との間におけるシール性の低下を抑制でき、被測定領域の気密性が低下するのを抑制できる。
【００６９】
なお、パターン（１２）に示す素子側ロー付け面は、格子状の凸部で囲まれる枠内区画に位置する検出素子の外周表面の面積がそれぞれ４［ｍｍ^２］以上１５［ｍｍ^２］以下となるように構成するとよい。つまり、上記面積の最小値を制限して、少なくとも４［ｍｍ^２］以上となるように、凸部を格子状に形成することで、検出素子とロー材との接合強度を一定レベル以上に維持することができる。また、上記面積の最大値を制限して、少なくとも１５［ｍｍ^２］以下となるように、凸部を格子状に形成することで、多方向からの外力に耐えられる強固なロー付け接合を実現することができる。
【００７０】
そして、図４に示す各パターンにおいては、センサの構造や用途、検出素子の材質などに基づき定められる所定位置にメタライズ層を設けることで、検出素子とロー材との接合強度をさらに向上させることができる。
なお、パターン（１２）において、凸部で囲まれた枠内区画に位置する検出素子の外周表面にメタライズ層が形成されている場合、メタライズ層の面積が過度に大きくなると、ロー付け作業後の冷却工程におけるロー材の収縮の影響を受けて、メタライズ層が剥がれる虞がある。このため、上記面積の上限値（１５［ｍｍ^２］）を設定することで、メタライズ層の剥がれを防止できるという利点がある。
【００７１】
次に、第２実施例として、略長板型に形成された第２検出素子４２を備える第２酸素センサ４１について、説明する。
第２酸素センサ４１の全体構成を表す断面図を図５に示す。なお、以下の説明においては、第２酸素センサ４１のうち、図５における下端側が「ガスセンサの先端側」に相当し、同様に、第２酸素センサ４１の図５における上端側が「ガスセンサの後端側」に相当する。
【００７２】
図５に示すように、第２酸素センサ４１は、略長板型の第２検出素子４２，第２酸素センサ４１の内部構造物を収容すると共に、第２酸素センサ４１を排気管等の取付部に固定する第２ケーシング８７などを備えて構成されている。
第２検出素子４２は、ジルコニア（ＺｒＯ_２）を主成分とする固体電解質体により略長板形状に形成されると共に、先端側（図中の下側）に排気ガス（測定対象物）にさらされる検出部９９を有し、後端側（図中の上側）に排気ガス中の酸素濃度に応じた検出信号を出力する電極端子９７を有して構成されている。また、第２検出素子４２は、内部にヒータ（図示省略）を備えており、ヒータ端子９８を通じて供給される電力よりヒータが発熱することで、固体電解質体を活性化温度に加熱・維持するよう構成されている。
【００７３】
第２ケーシング８７は、第２検出素子４２を保持すると共にその先端側にある検出部９９を排気管等の内部に突出させる主体金具５と、主体金具５の後端部（図５では上側の端部）に組み付けられ、第２検出素子４２との間で基準ガス空間を形成する第２外筒８９とから構成されている。
【００７４】
主体金具５は、第１実施例と同様の構成であり、挿通孔５０と棚部５４とを有する略円筒型形状に形成されており、検出部９９および電極端子９７が挿通孔５０の外部に露出する状態で第２検出素子４２を保持可能に構成されている。
主体金具５にて第２検出素子４２を保持するにあたり、挿通孔５０の内部には、第２検出素子４２を支持するセラミックス材料からなる第２支持部材９０，第２支持部材９０の後端側（図中上側）に充填される共晶ロー（ＢＡｇ８：Ａｇ−Ｃｕ系ロー材）からなる充填部材５２，および充填部材５２の後端側に配置されるセラミックス材料からなる第２スリーブ９２が同軸状に配置される。
【００７５】
すなわち、第２支持部材９０は、略円筒状に形成され、主体金具５の挿通孔５０の内周に形成される棚部５４にパッキン（図示省略）を介して係止されると共に、第２検出素子４２を先端側（図中下側）から支持する。そして、充填部材５２は、第２支持部材９０の後端側における主体金具５の挿通孔５０の内周面と第２検出素子４２の外周面との間に配設され、さらに、第２スリーブ９２は、略円筒状に形成され、充填部材５２の後端側に配設される。
【００７６】
第２スリーブ９２は、後述する第２コイルバネ１３６により先端側に付勢されており、充填部材５２に対して圧力を印加している。このため、加熱により溶融状態となった充填部材５２は、第２スリーブ９２からの加圧により、挿通孔５０の内周面と第２検出素子４２の外周面との間の隅々まで充填される。そして、温度低下により凝固した充填部材５２は、第２検出素子４２および主体金具５（詳細には挿通孔５０の内面）とそれぞれ強固に接合され、ひいては、第２検出素子４２と主体金具５とが強固に接合される。なお、第２支持部材９０および第２スリーブ９２は、溶融状態の充填部材５２が挿通孔５０から外部に漏洩しないように、充填部材５２を挿通孔５０の内部に封止可能な形状に構成されている。
【００７７】
ここで、第２酸素センサ４１における第２検出素子４２，充填部材５２および主体金具５の断面構造を表した拡大断面図を図８に示し、第２検出素子４２の外観を表す斜視図を図７に示す。
図７に示すように、第２検出素子４２は、充填部材５２と接合される素子側ロー付け面４３のうち、幅広である表側板面および裏側板面に対して、外周表面から外側に向かって突出する粒状体からなる複数の粒状凸部４４が備えられている。なお、素子側ロー付け面４３のうち粒状凸部４４が形成されていない外周表面を、以下では凹部４５として表現する。
【００７８】
そして、図８に示すように、第２検出素子４２は、外周表面（凹部４５）に対する粒状凸部４４との高低差距離Ｂが３００［μｍ］となるように形成されている。第２検出素子４２および主体金具５は、凹部４５と主体金具５の挿通孔５０の内面との第２検出素子４２の長手方向と直交する向きにおける最長間隙距離Ｃが３０００［μｍ］となるように構成されている。
【００７９】
また、粒状凸部４４は、第２検出素子４２の本体部分との接触部分寸法Ｅが１５０［μｍ］に設定されており、自身の径方向最大寸法Ｄ（＝３００［μｍ］）よりも小さく形成されている。
そして、粒状凸部４４は、焼成前の第２検出素子４２の表面の素子側ロー付け面４３に、タンポ印刷などの手法を用いて、第２検出素子４２と同種の材料で形成された複数の粒状体を付着させて、第２検出素子４２の本体部分と共に焼成するという簡易な製造方法で形成することができる。なお、粒状凸部４４の外形形状は、球形状に限ることはなく、多角形であってもよい。
【００８０】
図５に戻り、第２酸素センサ４１は、主体金具５の後端部を覆う略円筒状の第２外筒８９を備えており、第２外筒８９は、主体金具５との間にコンタクト部材１３０などを収容する内部空間を形成している。第２外筒８９は、その軸方向略中央部を境界として後端側の径方向寸法が先端側よりも縮径して形成されており、この径方向寸法の変更部分の内壁には、先端側に対向する段差部６１が形成されている。なお、段差部６１は、後述する第２コイルバネ１３６の一端を係止可能に形成されている。
【００８１】
第２外筒８９の上端開口部６３には、第２検出素子４２の電極端子９７に接続される一対のリード線２１、およびヒータ端子９８に接続される一対のリード線２２を夫々外部から第２外筒８９（第２酸素センサ４１）の内部に導入する略円柱状のフッ素ゴムからなるグロメット１２０が備えられている。グロメット１２０は、リード線２１，２２などを挿通した状態で第２外筒８９の先端側の開口部から上端開口部６３の内側に配置されたあと、径方向内側への加締め加工により第２外筒８９に固定される。
【００８２】
また、第２外筒８９の内部に組み付けられたグロメット１２０の先端側には、リード線２１，２２と電気的に接続された４本のリードフレーム１３１を、第２検出素子４２の電極端子９７，ヒータ端子９８に接続するためのコンタクト部材１３０が配置されている。コンタクト部材１３０は、リードフレーム１３１が積層された第２検出素子４２を、一対の絶縁性ハウジング１３２で挟持するよう構成されている。また、コンタクト部材１３０は、リードフレーム１３１と第２外筒８９とを電気的に絶縁している。
【００８３】
そして、主体金具５と第２外筒８９との間には、先端側（主体金具側）の径寸法が小さく、後端側（第２外筒側）の径寸法が大きくなるようテーパ状に形成された第２コイルバネ１３６（押圧部材）が介装されており、第２コイルバネ１３６は、主体金具５の挿通孔５０に配置される第２スリーブ９２を棚部５４に向けて押圧している。第２コイルバネ１３６は、一端が、第２スリーブ９２に直接接続され、他端が、第２外筒８９の段差部６１に直接接続されている。
【００８４】
第２外筒８９は、その下端開口端部が径方向内側に加締められることにより主体金具５に対して装着されている。また、主体金具５の下端側外周には、第２検出素子４２の突出部分（検出部９９）を覆うと共に、測定対象ガスを導入するための複数の孔部を有する金属製の二重のプロテクタ８１，８２が溶接によって取り付けられている。
【００８５】
以上に説明したように、第２実施例の第２酸素センサ４１は、素子側ロー付け面４３が形成された第２検出素子４２を備えて構成されており、素子側ロー付け面４３には、複数の粒状凸部４４が形成されている。このような粒状凸部４４を備える第２検出素子４２は、第２検出素子４２の長手方向における充填部材５２との接触部分の長さ寸法が、外周表面が平面形状に形成された検出素子よりも延長される。
【００８６】
このように第２検出素子４２と充填部材５２との接触部分の長さ寸法が延長されると、第２検出素子４２と充填部材５２との接触面積が増大するため、第２検出素子４２と充填部材５２との接合強度が増大し、また、第２検出素子４２と充填部材５２との間を排気ガスが通過するための通過経路が長くなるため、排気ガスが漏洩し難くなる。
【００８７】
また、粒状凸部４４は、上述したように、簡易な製造方法で形成できることから、製造方法の複雑化を抑制しつつ、ロー付け接合の接合強度を向上させることができるという利点がある。
さらに、粒状凸部４４は、第２検出素子４２の本体部分との接触部分寸法Ｅが、自身の径方向最大寸法Ｄよりも小さく形成されている。このような粒状凸部４４が表面に備えられる第２検出素子４２は、粒状凸部４４の表面近傍の領域のうち、径方向最大寸法部分から第２検出素子４２の本体部分との接触部分に至る領域に、充填部材５２（ロー材）が回り込む状態で、ロー付け接合される。
【００８８】
このような充填部材５２の回り込み領域を備える第２検出素子４２は、充填部材５２との接合強度がさらに増大することになり、ロー付け接合による主体金具５との接合強度をさらに向上させることができる。
なお、第２実施例の第２酸素センサ４１においては、充填部材５２が特許請求の範囲に記載のロー材に相当し、粒状凸部４４が粒状体からなる凸部に相当する。
【００８９】
また、粒状凸部は、径方向最大寸法が２０μｍ以上に設定されていると良く、粒状体の径方向最大寸法の最小値を規定することで、ロー材との接合強度を確実に増大させることができる。なお、ロー付け接合による接合強度をより増大させるには、粒状体の径方向最大寸法を５０μｍ以上に設定することが望ましい。
【００９０】
さらに、粒状凸部は、径方向最大寸法が３００μｍ以下に設定されていると良く、粒状体の径方向最大寸法の最大値を規定することで、ロー付け作業後の冷却行程において、ロー材の収縮により粒状体が検出素子本体から剥がれるのを防止することができる。
【００９１】
また、第２検出素子４２は、素子側ロー付け面４３のうちで、粒状凸部４４以外の第２検出素子４２の外周表面（凹部４５）にメタライズ層を設けて構成することで、接合強度をより向上させることができる。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
【００９２】
例えば、検出素子として板型検出素子を用いる場合には、凸部として第２実施例に記載したような粒状凸部を有する検出素子に限定されることはなく、第１実施例に示したような素子側ロー付け面を有する板型の検出素子を用いても良い。具体的には、図６に示すように、素子側ロー付け面４３が、第１実施例の素子側ロー付け面２８と同様のパターンとなるように凸部２９、凹部３０およびメタライズ層３１を備えて構成されても良い。さらに、板型検出素子の素子側ロー付け面として、図４に示す各種パターンの素子側ロー付け面を採用できることは言うまでもない。
【００９３】
なお、図６では、板型検出素子の外観を表す斜視図、および素子側ロー付け面４３のうちで表側板面の展開図を示している。図６に示す板型検出素子は、素子側ロー付け面４３を備えており、長手方向の先端側に検出部９９を備え、長手方向の後端側に電極端子９７，ヒータ端子９８を備えている。
【００９４】
また、板型検出素子を用いる場合には、金属ホルダと一体に形成されたホルダ一体型検出素子を用いてもよい。一例として、図９に、板型検出素子９６と金属ホルダ９３とが一体に形成された第３検出素子８６を用いて構成される第３酸素センサ８５の全体構成を表す断面図を示す。
【００９５】
なお、板型検出素子９６は、凸部（図９では図示省略）を有する素子側ロー付け面４３を備える長板形状に形成されている。
第３酸素センサ８５は、第２酸素センサ４１と比べて、板型検出素子９６に代えて第３検出素子８６を備える点と、第２支持部材９０が金属ホルダ９３と係合可能な形状に形成されている点が異なるが、その他の構成は同様である。
【００９６】
また、図１０に、第３検出素子８６の分解斜視図と、板型検出素子９６が挿通された金属ホルダ９３の断面図を示す。図１０に示すように、金属ホルダ９３は、ホルダ本体部９５の底面の中空部に板型検出素子９６が挿通され、内部に固定用ロー材１３５が配置される状態でホルダ蓋部９４が嵌合された後、固定用ロー材１３５が加熱溶融されてロー付け作業が行われることで、板型検出素子９６と一体に接合される。つまり、金属ホルダ９３は、板型検出素子９６を挿通可能な中空部を有する略環状に形成され、板型検出素子９６の長手方向略中間位置において径方向周囲を取り囲む状態で板型検出素子９６と一体に接合される。
【００９７】
この板型検出素子９６においては、固定用ロー材１３５との当接面、および充填部材５２との当接面のそれぞれに、凸部を有する凹凸状をなす素子側ロー付け面４３が形成されている。これにより、第２実施例の第２酸素センサ４１と同様に、第３検出素子８６と充填部材５２（ロー材）との接合強度が増大し、また、第３検出素子８６と充填部材５２との間からの排気ガスの漏洩を防止できるという効果を得ることができる。
【００９８】
なお、図９および図１０では、凸部の図示を省略しているが、板型検出素子９６は、図４や図６に示す各種パターンのいずれかの素子側ロー付け面を備えて構成することができる。
さらに、金属ホルダは、図１０に示す金属ホルダ９３のような複数の部材で構成されるものに限ることはなく、図１１に斜視図として示す金属ホルダ１３８のような単一の部材で構成されるものでも良い。金属ホルダ１３８は、板型検出素子９６を挿通可能な中空部を有する略環状に形成され、板型検出素子９６の径方向周囲を取り囲む状態で、ロー材１３９を用いたロー付け接合により板型検出素子９６と一体に接合されて、検出素子を構成する。金属ホルダ１３８を有する第４検出素子１４０においては、板型検出素子９６のうち、図示しない素子側ロー付け面はロー材１３９と接合されており、図１１において図示される素子側ロー付け面４３は充填部材５２（図９参照）と接合される。
【００９９】
また、各部の寸法は、上述した数値に限定されることはなく、凸部との高低差距離Ｂの絶対的な数値は５０［μｍ］以上に設定するとよい。これにより、検出素子とロー材との接触面積の増大割合を一定値以上確保することができる。さらに、凸部の高低差距離Ｂの絶対的な数値を２００［μｍ］以上に設定することで、より一層、接合強度を向上させることができる。
【０１００】
さらに、充填部材として用いるロー材は、ＢＡｇ８に限ることはなく、ＢＡｇ９（Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ系ロー材）やパラジウム系ロー材（Ｐｄロー）など、ロー付け後の強度が低下し難く、ロー付け後の耐熱温度が５００〜６００［℃］程度となる特性を有する共晶ロー材を用いることができる。また、ロー材は、主体金具（または金属ホルダ）の膨張率と検出素子の膨張率との間の膨張率となるロー材を用いることで、ロー付け作業後の冷却工程におけるロー材の収縮による破損を防止することができる。
【０１０１】
また、ロー材を押圧するコイルバネは、センサを構成するにあたり必ずしも必要ではなく、コイルバネを備えない場合には、外筒を取り付ける前段階でロー付け作業を行うという手順に従い、センサ製造作業を実行することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の酸素センサの全体構成を表す断面図である。
【図２】酸素センサにおける検出素子，充填部材および主体金具の断面構造を表した拡大断面図である。
【図３】検出素子の外観を表す斜視図および素子側ロー付け面の展開図を示す説明図である。
【図４】凸部の様々な形状を表す素子側ロー付け面の展開図である。
【図５】第２酸素センサの全体構成を表す断面図である。
【図６】板型検出素子の外観を表す斜視図、および素子側ロー付け面の展開図である。
【図７】第２検出素子の外観を表す斜視図である。
【図８】第２酸素センサにおける第２検出素子，充填部材および主体金具の断面構造を表した拡大断面図である。
【図９】板型検出素子と金属ホルダとが一体に形成された第３検出素子を用いて構成される第３酸素センサの全体構成を表す断面図である。
【図１０】第３検出素子の分解斜視図、および板型検出素子が挿通された金属ホルダの断面図である。
【図１１】単一の部材で構成される金属ホルダの斜視図である。
【符号の説明】
１…酸素センサ、２…検出素子、５…主体金具、２５…検出部、２８…素子側ロー付け面、２９…凸部、３１…メタライズ層、３２…金具側ロー付け面、４１…第２酸素センサ、４２…第２検出素子、４３…素子側ロー付け面、４４…粒状凸部、５０…挿通孔、５２…充填部材（ロー材）、８５…第３酸素センサ、８６…第３検出素子、９３…金属ホルダ、９６…板型検出素子。

Claims

測定対象物にさらされる検出部を有し、長尺形状に形成される検出素子と、
前記検出素子を挿通可能に構成された挿通孔を有し、前記検出部を前記測定対象物にさらす状態で前記挿通孔に挿通された前記検出素子を保持する金属筒状体と、
を備えるセンサであって、
前記検出素子は、外周表面に素子側ロー付け面を備え、
前記金属筒状体は、前記挿通孔の内面に金具側ロー付け面を備えると共に、ロー材を用いたロー付け接合による前記素子側ロー付け面と前記金具側ロー付け面との接合により、前記検出素子を保持するよう構成され、
前記素子側ロー付け面は、前記検出素子の外周表面に対して高低差を有する凸部を備えることで凹凸状に形成されていること、
を特徴とするセンサ。
前記検出素子の外周表面に対する前記凸部の高さが、前記検出素子の外周表面と前記金属筒状体の前記挿通孔の内面との最大間隙距離に対して５％以上５０％以下であること、
を特徴とする請求項１に記載のセンサ。
前記素子側ロー付け面のうち、前記凸部の少なくとも一部または該凸部を除く前記検出素子の外周表面のいずれかに、メタライズ層が形成されていること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサ。
前記凸部は、格子状に形成されていること、
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のセンサ。
格子状の前記凸部で囲まれる枠内区画に位置する前記検出素子の外周表面の面積がそれぞれ４［ｍｍ^２］以上１５［ｍｍ^２］以下であること、
を特徴とする請求項４に記載のセンサ。
前記凸部は複数形成され、それぞれの該凸部が粒状体で形成されていること、
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のセンサ。
前記粒状体は、前記検出素子の外周表面との接触部分の寸法が、自身の径方向最大寸法よりも小さく形成されていること、
を特徴とする請求項６に記載のセンサ。