JP2007107935A - センサユニット及びセンサキャップ - Google Patents

Abstract

【課題】 高水圧に晒された場合でもセンサキャップ及びガスセンサで形成される内部閉空間への水の浸入をより確実に抑制できるガスセンサユニットを提供する。
【解決手段】 本ガスセンサユニット３００は、軸線方向に延びるガス検出素子１２０及び該ガス検出素子に形成した電極と電気的に接続するセンサ端子１５０を有するガスセンサ１００と、該ガスセンサに装着されるセンサキャップ２００と、を備え、前記センサキャップには、前記ガスセンサの周方向外側を取り囲み、当該ガスセンサに装着されるキャップ体２２０と、該キャップ体の内側に設けられ、前記センサ端子と電気的に接続するキャップ端子２１０と、有するガスセンサユニットであって、前記キャップ体の内側には、周方向につながる複数のリブ（環状リブ部２２２ｅ）が内方に突出して設けられ、該リブは、前記ガスセンサに圧接する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、センサユニット及びセンサキャップに関し、更に詳しくは、高水圧に晒された場合でもセンサキャップ及びガスセンサで形成される内部閉空間への水の浸入をより確実に抑制できるガスセンサユニット及びセンサキャップに関する。

従来より、ガス検出素子を有するガスセンサとして、様々なものが提案されている。これらのガスセンサとしては、例えば、酸素イオン伝導性のジルコニアセラミックからなるガス検出素子を有し、内燃機関の排気管に取付けられて、排気中の酸素濃度を検知するものが挙げられる（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

上記特許文献１及び特許文献２には、セラミックからなる有底筒状のガス検出素子と、ガス検出素子からの出力信号を外部に出力する筒状のセンサ端子とを有するガスセンサが開示されている。これらのガスセンサでは、センサ端子に接続した接続端子を通じて出力信号を外部（例えばＥＣＵなど）に伝送するようになっている。

このような、センサ端子を接続端子と接続して信号出力を送出するタイプのガスセンサにおいては、センサ端子の保護やセンサ端子との接続のために、接続端子（キャップ端子）とセンサ端子を覆うキャップ体を持つセンサキャップが求められる場合がある。そしてて、このセンサキャップには、外部から内部閉空間に水滴が浸入することによる、短絡やセンサ端子やキャップ端子の腐食等を防止するため、センサキャップをセンサ本体に組付けたときにセンサキャップをセンサ本体に圧接させて、内部閉空間への水滴の侵入を防止することが要求される。

実開昭５３-９５８８４4号公報 実開昭５３−９５８８６号公報

このとき、単純にセンサキャップをセンサ本体に組付けると、センサキャップがセンサ本体に圧接している部位（以下、圧接部位ともいう）が１ヶ所のみとなる。しかし、圧接部位が１ヶ所のみであると、高圧洗車機等による高水圧にガスセンサユニットが晒され、その圧接部位の一部に水が侵入した場合には、センサキャップがセンサ本体に圧接できなくなり（シール性が破壊されてしまい）、内部閉空間に水が浸入することを防止できない恐れがあった。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、高水圧に晒された場合でもセンサキャップ及びガスセンサで形成される内部閉空間への水の浸入をより確実に抑制できるガスセンサユニット及びセンサキャップを提供することを目的とする。

本発明は、以下の通りである。
１．軸線方向に延びるガス検出素子及び該ガス検出素子に形成した電極と電気的に接続するセンサ端子を有するガスセンサと、
該ガスセンサに装着されるセンサキャップと、を備え、
前記センサキャップには、
前記ガスセンサの周方向外側を取り囲み、当該ガスセンサに装着されるキャップ体と、
該キャップ体の内側に設けられ、前記センサ端子と電気的に接続するキャップ端子と、
を有するガスセンサユニットであって、
前記キャップ体の内側には、周方向につながる複数のリブが内方に突出して設けられ、
該リブは、前記ガスセンサに圧接することを特徴とするガスセンサユニット。
２．前記ガスセンサは、前記センサ端子の周方向外側を取り囲み、自身の外周面が平滑化されたスリーブ体を有し、
前記リブは、前記ガスセンサの該スリーブ体の外周面に圧接することを特徴とする上記１．記載のガスセンサユニット。
３．軸線方向に延びるガス検出素子及び該ガス検出素子に形成した電極と電気的に接続するセンサ端子を有するガスセンサに装着されるセンサキャップであって、
前記ガスセンサの周方向外側を取り囲み、当該ガスセンサに装着されるキャップ体と、
該キャップ体の内側に設けられ、前記センサ端子と電気的に接続するキャップ端子と、を備え、
前記キャップ体の内側には、前記ガスセンサに装着されたときに当該ガスセンサに圧接する、周方向につながる複数のリブが内方に突出して設けられていることを特徴とするセンサキャップ。
４．前記ガスセンサは、前記センサ端子の周方向外側を取り囲み、自身の外周面が平滑化されたスリーブ体を有し、
前記ガスセンサに装着されたときに、前記リブは、前記ガスセンサの該スリーブ体の外周面に圧接する上記３．記載のセンサキャップ。

本発明のガスセンサユニットによると、ガスセンサ及びセンサキャップの装着状態において、キャップ本体に内方に突出するように設けた複数の周方向につながるリブがガスセンサと圧接する。このように、複数のリブを設けることによってリブのそれぞれがガスセンサと圧接する圧接部位となり、周方向につながる複数の圧接部位が軸線方向に並ぶように形成される。すると、ガスセンサが高水圧に晒された際に、１つ目の圧接部位（リブ）に水が浸入し、１つめのシール性が破壊されても、そこで高水圧が減圧され、２つ目以降の圧接部位（リブ）ではシール性が破壊され難い。その結果、センサキャップとガスセンサとで形成される内部閉空間への水の浸入を抑制できる。
また、前記ガスセンサには外周面が平滑化されたスリーブ体を有し、前記リブが、該スリーブ体の外周面に圧接する場合は、複数のリブが平滑化されたスリーブ体の外周面に強固に圧接でき、ガスセンサが高水圧に晒された際に、センサキャップとガスセンサとで形成される内部閉空間への水の浸入をより確実に抑制できる。
本発明のセンサキャップによると、キャップ本体に、内方に突出するように複数の周方向につながるリブを設ける。これにより、センサキャップをガスセンサに装着することで、複数のリブのそれぞれがガスセンサと圧接する圧接部位となり、周方向につながる複数の圧接部位が軸線方向に並ぶように形成される。すると、ガスセンサが高水圧に晒された際に、１つ目の圧接部位（リブ）に水が侵入し、１つめのシール性が破壊されても、そこで高水圧が減圧され、２つ目以降の圧接部位（リブ）ではシール性が破壊され難い。その結果、センサキャップとガスセンサとで形成される内部閉空間への水の浸入をより確実に抑制できる。
また、前記ガスセンサには外周面が平滑化されたスリーブ体を有し、前記リブが、該スリーブ体の外周面に圧接する場合は、複数のリブが平滑化されたスリーブ体の外周面に強固に圧接でき、ガスセンサが高水圧に晒された際に、センサキャップとガスセンサとで形成される内部閉空間への水の浸入をより確実に抑制できる。

ガスセンサユニットおよびセンサキャップ
本発明に係るガスセンサユニットは、以下に述べるガスセンサ及びセンサキャップを備えている。

上記「ガスセンサ」は、以下に述べるガス検出素子及びセンサ端子を有している。このガスセンサは、例えば、後述するスリーブ体を有することができる。

上記「ガス検出素子」は、ガスを検出し得る限り、その構造、形状、材質等は特に問わない。このガス検出素子の形状としては、例えば、有底筒状、板状等を挙げることができる。この有底筒状のガス検出素子は、通常、その外周面に外側電極が形成され、その内周面に内側電極が形成されている。また、このガス検出素子の材質としては、検知するガスに応じて、適宜の材質を用いることができるが、例えば、酸素センサにおいては、主としてジルコニアからなる固定電解質体を用いることができる。さらに、このガス検出素子は、例えば、ケーシングを構成する筒状の主体金属に保持されていることができる。

上記「センサ端子」は、上記ガス検出素子に形成した電極と接続する限り、その構造、形状、材質等は特に問わない。このセンサ端子は、例えば、筒状の上記ガス検出素子内に挿入されてガス検出素子の内側電極と電気的に接続される素子側端子部を有することができる。また、このセンサ端子は、例えば、後述のキャップ端子の挿入部が挿入されて電気的に接続される出力側端子部を有することができる。

上記「スリーブ体」は、上記センサ端子を包囲し得る限り、その構造、形状、材質等は特に問わない。このスリーブ体は、例えば、絶縁材料からなることができる。このスリーブ体は、例えば、ケーシングを構成する筒状の主体金属に保持されていることができる。
上記スリーブ体の外周面は平滑化されていることが好ましい。なお、この平滑化としては、例えば、スリーブ体の外周面に釉薬層を設けてなる形態等を挙げることができる。

上記「センサキャップ」は、以下に述べるキャップ体及びキャップ端子を有している。

上記「キャップ体」は、後述するリブを有する限り、その構造、形状、材質等は特に問わない。このキャップ体の材質としては、変形の容易性、耐熱性などを考慮すると、ゴム弾性を有する高分子材料を用いるのが好ましい。具体的には、ネオプレンゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、ＥＰＤＭ、アクリルゴム、フロロシリコンなどの材料を用いることができる。

上記キャップ体の内側には、内方に突出して上記ガスセンサに圧接する複数の周方向につながるリブが軸線方向に並ぶように設けられている。
上記「リブ」の形状、大きさ等は特に問わない。このリブの縦断面形状としては、例えば、内方に向かって先細りとなる三角形、台形、凸状、円弧状等を挙げることができる。上記複数のリブは、例えば、同じ形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。また、上記複数のリブは、例えば、軸線方向に隣接して設けられていたり、軸線方向に所定間隔をもって設けられていたりすることができる。

上記「キャップ端子」は、上記キャップ体の内側に設けられ且つ上記センサ端子と電気的に接続する限り、その構造、形状、材質等は特に問わない。このキャップ端子の上記センサ端子に対する接続形態としては、例えば、（１）上記キャップ端子に設けたオス側の挿入部が、上記センサ端子のメス側の出力側端子部内に挿入される形態（図１参照）、（２）上記センサ端子に設けたオス側の挿入部が、メス側の上記キャップ端子内に挿入される形態（図７参照）等を挙げることができる。
上記（１）形態の場合、例えば、上記スリーブ体の後端とセンサ端子の後端とを軸線方向に略一致させることによって、スリーブ体でセンサ端子の軸方向の先端側から後端側までの略全長を包囲することができる。これにより、複数のリブの配設位置を、高温環境下で動作する特性を有するガス検出素子から離れた位置に設定でき、リブの熱劣化によるシール性の低下を抑制できる。また、上記（２）形態の場合、例えば、上記スリーブ体によって、センサ端子の軸方向の先端側から中央側までを包囲できる。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。
図１は、本実施例にかかるガスセンサユニット３００、およびこれを使用に供したときの様子を示す説明図である。この図１から理解できるように、本実施例にかかるガスセンサユニット３００は、ガスセンサ１００と、このガスセンサ１００の軸線ＡＸ方向後端側(図１中、上方)に配置されたセンサキャップ２００とからなる。このガスセンサユニット３００は、車両の排気管１０に、ガスセンサ１００の先端部分を排気管内に突出させる形態で締結し、排気ガス中の酸素濃度を計測する酸素センサである。

このうち、ガスセンサ１００は、図２に示すように、ガス検出素子１２０、スリーブ体１３０、センサ端子１５０、及びケーシング１６０を備える。なお、以下の説明では、軸線ＡＸに沿う方向のうち、センサキャップの取り付けられる側を後端側とし、この逆側を先端側として説明する。

ケーシング１６０は、主体金具１６１及びプロテクタ１６２を有している。主体金具１６１はＳＵＳ４３０からなり、略円筒状に形成されている。この主体金具１６１には、後述するガス検出素子１２０の鍔部１２０ｅを支持するための内周受け部１６１ｅであって、先端側（図２中、下方）に向かって縮径するテーパ形状の内周受け部１６１ｅが、内周面から径方向内側に突出する形態で周設されている。また、この主体金具１６１の外側には、ガスセンサ１００を排気管１０（図１参照）に取付けるためのネジ部１６１ｂが形成されており、このネジ部１６１ｂの後端側（図２中、上方）には、ネジ部１６１ｂを排気管１０に螺挿するための取付工具を係合させる六角部１６１ｄが周設されている。プロテクタ１６２は、金属製、略円筒状の有底筒体で、排気管１０内の排気をガスセンサ１００の内部に導入するための通気孔１６２ｂを複数有している。

ガス検出素子１２０は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなり、先端部１２０ｂが閉塞された有底で、軸線ＡＸ方向に延びる略円筒形状を有している。このガス検出素子１２０の外周には、径方向外向きに突出した鍔部１２０ｅが設けられており、この鍔部１２０ｅの先端側面と主体金具１６１の内周受け部１６１ｅの表面との間に金属製のパッキン１４２を介在させた状態で、ガス検出素子１２０は主体金具１６１内に配置されている。なお、ガス検出素子１２０を構成する固体電解質としては、例えば、Ｙ２Ｏ３またはＣａＯを固溶させたＺｒＯ２が代表的なものであるが、それ以外のアルカリ土類金属または希土類金属の酸化物とＺｒＯ２との固溶体を使用しても良い。さらには、これにＨｆＯ２が含有されていても良い。

このガス検出素子１２０の先端部１２０ｂには、その外周面１２０ｃを被覆するように、外側電極１２１が形成されている。この外側電極１２１は、ＰｔあるいはＰｔ合金を多孔質に形成したものである。この外側電極１２１は、鍔部１２０ｅの先端側面まで設けられており、金属製のパッキン１４２を介して主体金具１６１に電気的に接続される。このため外側電極１２１の電位は、主体金具１６１から取り出すことができる。一方、ガス検出素子１２０の内周面１２０ｄにも、これを被覆するように、内側電極１２２が形成されている。この内側電極１２２も、ＰｔあるいはＰｔ合金を多孔質に形成したものである。

スリーブ体１３０は、絶縁性セラミック（具体的には、アルミナ）からなり、略円筒形状を有している。このスリーブ体１３０は、そのうちの肉厚とされた先端側部分１３１が、ガス検出素子１２０のうち、鍔部１２０ｅよりも後端側の部分の周囲を取り囲む形態で、タルクから形成されたセラミック粉末１４１と共に、ガス検出素子１２０と主体金具１６１との間に介在するように保持されている。

センサ端子１５０は、例えばインコネル（ＩＮＣＯ社の登録商標）からなり、略筒形状で、出力側端子部１５１、素子側端子部１５３、及び両者を連結する連結部１５２を有している。このうち、出力側端子部１５１は、軸線ＡＸに直交する断面が略Ｃ字形状の筒状である。この出力側端子部１５１は、キャップ端子２１０のセンサ接続部２１１（図１，図４参照）を、軸線ＡＸに沿う方向（図１、２中、上下方向）に相対移動させて、自身の内側に挿入したときに、弾性的に拡径するように構成されている。さらに、この出力側端子部１５１のうち後端側（図２中、上方）の周方向３カ所には、径方向内側に突出した凸状部１５１ｂが形成されている。

さらに、出力側端子部１５１のうち、凸状部１５１ｂより先端側（図２中、下方）の対応する周方向３カ所には、この出力側端子部１５１の一部を打ち抜いて径方向内側に折り曲げた内側屈曲部１５１ｃと、径方向外側に折り曲げられた外側屈曲部１５１ｄとが形成されている。このうち、内側屈曲部１５１ｃは、後述するように、キャップ端子２１０の挿入部２１６（図４参照）を出力側端子部１５１の内側に挿入して接続するときに、弾性的に径方向外側に屈曲し、挿入部２１６が所定位置まで挿入されたときに、屈曲が戻ってクリック感を生じさせるように形成されている。また、外側屈曲部１５１ｄは、図２に示すように、ガスセンサ１００にこのセンサ端子１５０が組み付けられた時点で、スリーブ体１３０の段差部１３０ｂの先端面（段差面）に当接して、出力側端子部１５１（センサ端子１５０）の抜け防止の役割を果たしている。

一方、センサ端子１５０のうち、素子側端子部１５３も、軸線ＡＸに直交する断面が略Ｃ字形状の筒形状を有している。この素子側端子部１５３は、図２に示すように、弾性的に縮径しつつガス検出素子１２０内に挿入されて、内側電極１２２と電気的に接続している。従って、本実施例のガスセンサ１００では、素子側端子部１５３が、内側電極１２２を内側から径方向外側に向かって押圧しつつ電気的に接続している。

このようなガスセンサ１００は、次のようにして製造する。まず、図２に示すように、主体金具１６１とプロテクタ１６２とを一体にしたケーシング１６０を用意する。次いで、外側電極１２１及び内側電極１２２が設けられたガス検出素子１２０をパッキン１４２と共にケーシング１６０の内部に挿入する。次いで、ガス検出素子１２０の鍔部１２０ｅの後端側にリングパッキン１４３を配置し、セラミック粉末１４１を主体金具１６１とガス検出素子１２０との間隙部分に所定量充填する。次いで、スリーブ体１３０を先端側部分１３１がガス検出素子１２０と主体金具１６１との間に介在するように挿入し、セラミック粉末１４１に当接させる。次いで、スリーブ体１３０を先端側に向かって加圧し、その加圧状態下で、主体金具１６１の加締め部１６１ｃとスリーブ体１３０との間に加締めリング１４４を介在させて加締め部１６１ｃを加締めることで、上記構成部品を一体に固定する。

最後に、センサ端子１５０をスリーブ体１３０及びガス検出素子１２０の内側に挿入する。具体的には、センサ端子１５０の素子側端子部１５３を、弾性的に縮径させつつガス検出素子１２０内に挿入して、内側電極１２２と電気的に接続させる。これと共に、出力側端子部１５１を先端側に押しこんで、出力側端子部１５１の後端から、軸線ＡＸに直交し、径方向外側に向かう花びら状に形成された止め部１５１ｆを、スリーブ体１３０の後端面１３０ｅに当接させる。こうして、出力側端子部１５１をスリーブ体１３０の内側に配置する。なお、止め部１５１ｆがスリーブ体１３０の後端面１３０ｅに当接するまで出力側端子部１５１を押しこむことで、径方向内側に屈曲していた外側屈曲部１５１ｄが解放されて戻り、スリーブ体１３０の段差部１３０ｂの先端面（段差面）に係合するようになるので、センサ端子１５０の抜け防止を図ることができる。このようにして、ガスセンサ１００が完成する。

なお、図２に示す、出力側端子部１５１内にキャップ端子２１０の挿入部２１６が挿入されていない状態では、出力側端子部１５１は、スリーブ体１３０の後端部１３２の内径よりも若干径小の状態となっている。このため、スリーブ体１３０の後端部１３２の内周面１３２ｃと出力側端子部１５１の外周面１５１ｅとの間には、間隙Ｓ１が生じている。

次に、本実施例のセンサキャップ２００について、図面を参照しつつ説明する。図３は、センサキャップ２００の部分破断断面図である。センサキャップ２００は、キャップ端子２１０、このキャップ端子２１０を被覆し保持するキャップ体２２０、リード線２３０、及びフィルタ部材２４０を備えている。

このうち、キャップ体２２０は、絶縁性のフッ素系ゴムを用いて中空状に成形してなる。このキャップ体２２０は、キャップ端子２１０の後端側（図中、上方）に位置する端子後端部２２１、キャップ端子２１０の径方向周囲を包囲し、後述するようにガスセンサ１００のスリーブ体１３０の外周面を包囲するための外周被覆部２２２、及びリード線２３０あるいはフィルタ部材２４０の周囲を包囲するリード包囲部２２３を備える。リード線２３０は、径小通気孔２２３ｂ及びフィルタ保持孔２２３ｃからなる第１連通孔２２３ｄ、並びにリード挿通孔２２３ｉを通じて、キャップ体２２０の内部に引き込まれている。

外周被覆部２２２のうち、後端側（図中、上方）の把持部周囲部２２２ｂは、キャップ端子２１０の外周面把持部２１５の周囲に位置している。この把持部周囲部２２２ｂに隣接した先端側（図中、下方）には、ガスセンサ１００のスリーブ体１３０が配置されるスリーブ配置部２２２ｃが設けられている。このスリーブ配置部２２２ｃの内周側には、径方向内側に突出してスリーブ体１３０の外周面に圧接する複数（図中２つ）の環状リブ部２２２ｅが軸線ＣＸ方向に隣接して設けられている。これら各環状リブ部２２２ｅの縦断面形状は、内方に向かって先細りとなる三角形となっており、その三角形の頂点には所定の曲率半径の円弧状部ｒ１が形成されている。また、複数の環状リブ部２２２ｅの連なる部位には所定の曲率半径の円弧状部ｒ２が形成されている。さらに、環状リブ部２２２ｅの先端側（図中、下方）には、ガスセンサ１００のスリーブ体１３０の外周面１３０ｄを、これから離間しつつ包囲する延在包囲部２２２ｄが設けられている。

キャップ端子２１０（図３及び図４参照）は、例えばＳＵＳ３１０Ｓからなり、板材を絞り加工等によって成形してなる。このキャップ端子２１０は、二重略円筒形状のセンサ接続部２１１と、このセンサ接続部２１１に一体に形成されリード線２３０の芯線２３１を加締めて電気的に接続する芯線加締め部２１２とを有している。さらに、後述するように、リード線２３０を挿通したフィルタ部材２４０を加締めて、リード線２３０とフィルタ部材２４０を把持して固定するフィルタカシメ部２１３をも有している。

このうち、センサ接続部２１１は、軸線ＣＸについて同心環状で板状の環状部２１４と、環状部２１４の外周縁に連なって軸線ＣＸに沿う一方側（図４（ａ）中、下方）に突出する外周面把持部２１５と、環状部２１４の内周縁に連なって外周面把持部２１５と同じ側に突出する略円筒状の挿入部２１６と、を有する。環状部２１４、外周面把持部２１５、及び挿入部２１６は、互いに一体に成型されている。

このうち外周面把持部２１５は、環状部２１４の外周縁に連なって、Ｃ字状に突出する基端部２１５ａと、この基端部２１５ａからスリットＳＬ１，ＳＬ２によって３つに分割されて延びる分割把持部２１５ｂ（２１５ｂａ，２１５ｂｂ，２１５ｂｃ）とを有する。また、Ｃ字状の基端部２１５ａの周方向両端の間には、第３スリットＳＬ３が存在する。スリットＳＬ１，ＳＬ２、ＳＬ３は、外周面把持部２１５の先端側端２１５ｄから基端部２１５ａ側に延びた形状とされている。上述の分割把持部２１５ｂａ，２１５ｂｂ，２１５ｂｃには、それぞれ、内側に向けて突出する突起部２１５ｃ（２１５ｃａ，２１５ｃｂ，２１５ｃｃ）が形成されている。具体的には、３つの突出部２１５ｃａ，２１５ｃｂ，２１５ｃｃが、互いに１２０度ずつ隔たった角度で周方向に配置されている。後述するように、ガスセンサ１００のスリーブ体１３０の外周面１３０ｄ（後端部１３２の外周面１３２ｄ）に３つの突起部２１５ｃをそれぞれ当接させ、センサ接続部２１１の外周面把持部２１５がスリーブ体１３０の後端部１３２を包囲するようにして、この部分に嵌め込む。この場合に（図１参照）、分割スリットＳＬ１，ＳＬ２、ＳＬ３の存在により、３つの分割把持部２１５ｂは、それぞれ径方向外側に弾性的に屈曲する。そして、この反力によって、キャップ端子２１０が弾性的にスリーブ体１３０を保持する。

一方、挿入部２１６は、前述したように、軸線ＣＸを中心とする略円筒状で、縮径、拡径等の変形が生じがたい剛性を有する。従って、後述するように、ガスセンサ１００の筒状の出力側端子部１５１内に挿入してこれに当接させたときに、自身は変形することなく、出力側端子部１５１を拡径させることができる。この挿入部２１６は、環状部２１４側から、比較的径大の円筒状で軸線ＣＸ方向に比較的長い導通部２１６ａ、この導通部２１６ａよりも径小の径小部２１６ｂ、この径小部２１６ｂよりも径大の挿入先端部２１６ｃを、この順に備える。

ガスセンサ１００のスリーブ体１３０にセンサ接続部２１１の外周面把持部２１５を嵌め込んだ場合（図１参照）、挿入部２１６は、スリーブ体１３０の内側で、かつ、センサ端子１５０の出力側端子部１５１の内側に挿入される。この際、導通部２１６ａは、出力側端子部１５１の凸状部１５１ｂに当接して、出力側端子部１５１と電気的に導通する。また、径小部２１６ｂの径方向外側には、出力側端子部１５１の内側屈曲部１５１ｃが位置しており、センサ端子１５０からキャップ端子２１０を脱着する際に、この内側屈曲部１５１ｃが挿入先端部２１６ｃに係合して、容易には抜けないようにしている。また、キャップ端子２１０の挿入部２１６をセンサ端子１５０の出力側端子部１５１内に挿入完了した際に、内側屈曲部１５１ｃが挿入先端部２１６ｃに当接していた状態から解放され、クリック感が生じる。なお、環状部２１４は、図１に示すように、挿入部２１６がセンサ端子１５０の出力側端子部１５１内に挿入された状態において、スリーブ体１３０の後端面１３０ｅ上に位置する出力側端子部１５１の止め部１５１ｆに当接することで、キャップ端子２１０の挿入部２１６がさらに先端側に挿入されることを防止している。

ついで、リード包囲部２２３について説明する（図３参照）。このリード包囲部２２３は、リード線２３０及びフィルタ部材２４０を包囲しており、フィルタ部材２４０をその内部に保持するフィルタ保持部２２３ｅと張り出し部２２３ｇとを含んでいる。第１連通孔２２３ｄは、このフィルタ保持部２２３ｅの内壁面２２３ｆで構成されるフィルタ保持孔２２３ｃと、張り出し部２２３ｇの内壁面で構成される径小通気孔２２３ｂとからなる。この第１連通孔２２３ｄの径小通気孔２２３ｂには、張り出し部２２３ｇに軸線ＬＸ方向（図３中、左右方向）と直交して延びるように形成された複数（例えば、２つ）の第２連通孔２２３ｈの一端側が連絡されている。この第２連通孔２２３ｈの他端側は外部空間ＳＰＯに連絡されている。従って、これらの第１連通孔２２３ｄ及び第２連通孔２２３ｈは、外部空間ＳＰＯと、ガスセンサ１００とセンサキャップ２００とで形成される内部閉空間ＳＰＩ（図１参照）とを連通している。また、前述したように、第１連通孔２２３ｄ及びリード挿通孔２２３ｉは、リード線２３０を外部から引き込んでいる。

リード線２３０は、芯線２３１のほか、第１被覆材２３２，第２被覆材２３３の２重の被覆を有している。このリード線２３０は、前述したように、芯線の先端がキャップ端子２１０の芯線カシメ部２１２で加締められてセンサ接続部２１１と電気的に接続している。このため、このリード線２３０を通じて、ガスセンサ１００のガス検出素子１２０の内側電極１２２からの出力信号を、外部装置（例えば、エンジンコントロールルユニット（ＥＣＵ））に送信することが可能となる。

フィルタ部材２４０は、中央にリード挿通孔２４１が穿孔され、比較的径小のリード加締部２４２と、このリード加締部２４２よりも径大の外周密着部２４３とを段状に連結した凸字状の形状を有する。このフィルタ部材２４０は、微細気孔が連続する連続多孔質構造のＰＴＦＥからなり、リード挿通孔２４１の軸線ＬＸ（図３中、左右方向）のほか、三次元的に通気可能な材質である。

リード挿通孔２４１内には、リード線２３０の内芯線２３１及び第１被覆材２３２が挿通されている。そして前述したように、キャップ端子２１０のフィルタ加締め部２１３でフィルタ部材２４０のリード加締部２４２を加締めることで、フィルタ部材２４０及びリード線２３０の第１被覆材２３２が、キャップ端子２１０と一体化している。また、フィルタ部材２４０のリード加締部２４２をフィルタ加締め部２１３で水密となるように強く加締めることにより、リード挿通孔２４１を通じた水滴の浸入が防止されている。

このフィルタ部材２４０の外周密着部２４３は、リード挿通孔２４１のまわりに位置する本体部２４３ｃと、この本体部２４３ｃの周囲を円環状に取り囲む平滑化処理部２４３ｄとからなっている。本体部２４３ｃは多孔質で三次元的に通気可能であるのに対して、この平滑化処理部２４３ｄは多孔質ではなく、通気性を有していない繊密質とされている。このため、この平滑化処理部２４３ｄの外周面（外周密着部２４３の外周面）２４３ｂは、このフィルタ部材２４０の他の外表面（例えば、通気面２４３ｅ）に比して、その表面粗度が低くなっている。

このようなセンサキャップ２００は、次のようにして製造する。フィルタ部材２４０のリード挿通孔２４１内にリード線２３０を挿通し、キャップ端子２１０の芯線加締め部２１２で芯線２３１を加締め、フィルタ加締め部２１３でフィルタ部材２４０のリード加締部２４２を加締める。ついで、リード線２３０をキャップ体２２０の第１連通孔２２３ｄ（径小通気孔２２３ｂ及びフィルタ保持孔２２３ｃ）及びリード挿通孔２２３ｉを通して外部に引き出した上、キャップ端子２３０をキャップ体２２０内に押しこみ、フィルタ部材２４０をフィルタ保持孔２２３ｃの内側に位置させ、フィルタ保持部２２３ｅに保持させて、センサキャップ２００が完成する。

本実施例のガスセンサ１００及びセンサキャップ２００からなるガスセンサユニット３００を使用に供したときの様子を図１に示す。このガスセンサユニット３００は、例えば、内燃機関の排気中の酸素濃度を検知するために用いることができる。具体的には、まず、ガスセンサ１００のうち、プロテクタ１６２を含む先端側を排気管１０内に位置させ、主体金具１６１のネジ部１６１ｂより後端側の部分を外部に露出する形態で排気管１０に螺着する。なお、このとき、主体金具１６１と電気的に接続している外側電極１２１が、主体金具１６１を通じてボディアースされる。次いで、センサキャップ２００を、そのキャップ端子２１０の軸線ＣＸをガスセンサ１００の軸線ＡＸに一致させ、これらの軸線ＡＸ，ＣＸに沿う方向（図１中、上下方向）に移動させて、キャップ端子２１０の挿入部２１６が、ガスセンサ１００の出力側端子部１５１の内側に挿入されるようにして、センサキャップ２００をガスセンサ１００に取付けて、ガスセンサユニット３００とする。

さらに、本実施例のガスセンサユニット３００では、ガスセンサ１００及びセンサキャップ２００の装着状態において、センサキャップ２００のスリーブ配置部２２２ｃに設けた複数の環状リブ部２２２ｅがスリーブ体１３０の外周面に圧接されている。このように、複数の環状リブ部２２２ｅを設けることによって複数の環状リブ部２２２ｅのそれぞれが所定の圧力でスリーブ体１３０の外周面に圧接される。従って、図５に示すように、ガスセンサユニット３００が高水圧（例えば、７０００ｋＰａで評価実施）に晒された際、先端側の環状リブ部２２２ｅによるシール性が破壊されても、そこで高水圧が減圧され、後端側の環状リブ部２２２ｅのシール性が破壊され難い。その結果、センサキャップ２００とガスセンサ１００とで形成される内部閉空間ＳＰＩへの水等の浸入をより確実に抑制できる。

これに対して、実験例にかかるガスセンサユニット３００’では、図６に示すように、ガスセンサ１００’及びセンサキャップ２００’の装着状態において、センサキャップ２００’の密着部２２２ｃ’の内周側に径方向内側に突起して設けた１つの突起部２２２ｅ’がスリーブ体１３０’の外周面に圧接されている。このように、１つの突起部２２２ｅ’でシール性を確保するものは、ガスセンサユニット３００’が高水圧（例えば、７０００ｋＰａで評価実施）に晒された際、一部のシール破壊に伴って外周被覆部２２２’全体が変形してしまい、内部閉空間ＳＰＩ’への水等の浸入が見られる。

さらに、本実施例のガスセンサユニット３００では、キャップ端子２１０の挿入部２１６を筒状の出力側端子部１５１内に挿入する形態を採用しているので、スリーブ体１３０を、センサ端子１５０の先端側から後端側までの略全長を包囲するように配設できる。その結果、スリーブ配置部２２２ｃ（複数の環状リブ部２２２ｅ）の配設位置を、高温の環境下で動作する特性を有するガス検出素子１２０から離れた位置に設定でき、スリーブ配置部２２２ｃの熱劣化によるシール性の低下を抑制できる。

（他の実施例）
次に、他の実施例にかかるガスセンサユニット３００Ａについて、図７を参照して説明する。なお、本ガスセンサユニット３００Ａは、上述の実施例にかかるガスセンサユニット３００とは、センサ端子１５０Ａ、スリーブ体１３０Ａ、センサキャップ２００Ａ及びキャップ端子１５１Ａの形態が異なる。従って、同様な部分についての説明は省略あるいは簡略化し、異なる部分を中心に説明することとする。

センサ端子１５０Ａは、例えばＳＵＳ３０４からなり、略筒形状であり、ガス検出素子１２０Ａ内に挿入されて電気的に接続される素子側端子部１５３Ａ、出力側端子部１５１Ａ、及び両者を連結する連結部１５２Ａを有している。

スリーブ体１３０Ａは、絶縁性セラミック（具体的には、アルミナ）からなり、略円筒形状を有している。このスリーブ体１３０Ａは、その後端がセンサ端子１５０Ａの後端より先端側に位置するように配設されている。そして、このスリーブ体１３０Ａによって、センサ端子１５０Ａの先端側から中央側までが包囲されている。

センサキャップ２００Ａは、キャップ端子２１０Ａ、このキャップ端子２１０Ａを被覆し保持するキャップ体２２０Ａ、リード線２３０Ａ、及び加締め端子２１２Ａを備えている。このキャップ端子２１０Ａは、センサ端子１５０Ａの出力側端子部１５１Ａに嵌合させて接続されたときに、自身は変形することなく、センサ端子１５０Ａの出力側端子部１５１Ａを縮径させる剛性を有する材料（例えばインコネル）から形成されている。また、このキャップ体２２０Ａは、絶縁性のフッ素系ゴムを用いて中空状に成形してなる。このキャップ体２２０Ａは、スリーブ体１３０Ａの外周面を包囲するための外周被覆部２２２Ａを有している。また、キャップ体２２０Ａに形成されたリード挿通孔２２３Ａを介してリード線２３０Ａがキャップ体２２０Ａの内部に引き込まれている。このリード線２３０Ａには、加締め端子２１２Ａの一端側が加締められて電気的に接続されており、この加締め端子２１２Ａの他端側は、キャップ端子２１０Ａに当接して電気的に接続されている。

上記外周被覆部２２２Ａは、ガスセンサ１００Ａのスリーブ体１３０Ａの外周面に配置されるスリーブ配置部２２２ｃＡを有している。このスリーブ配置部２２２ｃＡの内周側には、径方向内側に突出してスリーブ体１３０Ａの外周面に圧接する複数（図中２つ）の環状リブ部２２２ｅＡが軸線ＣＸ方向に隣接して設けられている。

このような、本ガスセンサユニット３００Ａでは、上述の実施例にかかるガスセンサユニット３００と同様にして、複数の環状リブ部２２２ｅＡを設けることによって複数の環状リブ部２２２ｅＡのそれぞれが所定の圧力でスリーブ体１３０Ａの外周面に圧接されている。従って、ガスセンサユニット３００Ａが高水圧にさらされた際に、先端側の環状リブ部２２２ｅＡによるシール性が破壊されても、そこで高水圧が減圧され、後端側の環状リブ部２２２ｅＡのシール性が破壊され難い。その結果、センサキャップ２００Ａとガスセンサ１００Ａとで形成される内部閉空間ＳＰＩへの水等の浸入をより確実に抑制できる。

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。例えば、上述した実施例においては、フィルタ部材２４０等にリード挿通孔２４１を設け、このリード挿通孔２４１にリード線２３０を通した例を示した。しかし、リード線をキャップ体の他の部分から別途取り出すようにし、フィルタ部材では通気（換気）を行うようにしても良い。

さらに、実施例等では、センサキャップに２つの環状リブ部を設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、３つ以上の環状リブ部を設けるようにしてもよい。さらに、実施例等では、複数の環状リブ部を隣接するように配設したが、これに限定されず、例えば、複数の環状リブ部を所定の間隔をもって離間して配設するようにしてもよい。

実施例にかかるガスセンサユニット３００、およびこれを使用に供したときの様子を示す説明図である。 実施例にかかるガスセンサ１００の部分断面図である。 実施例にかかるセンサキャップ２００の部分断面図である。 実施例にかかるセンサキャップに用いるキャップ端子を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。 実施例にかかるガスセンサユニットの作用を説明するための説明図である。 実験例にかかるガスセンサユニットの作用を説明するための説明図である。 他の実施例にかかるガスセンサユニット３００Ａ、およびこれを使用に供したときの様子を示す説明図である。

符号の説明

ＡＸ；ガスセンサの軸線、１００，１００Ａ；ガスセンサ、１２０，１２０Ａ；ガス検出素子、１３０，１３０Ａ；スリーブ体、１３０ｄ；外周面、１５０，１５０Ａ；センサ端子、１５１，１５１Ａ；出力側端子部、１５３，１５３Ａ；素子側端子部、１６１；主体金具、２００，２００Ａ，４００，５００，６００，７００、８００；センサキャップ、２１０，２１０Ａ，４１０，５１０，６１０，７１０、８１０；キャップ端子、２１６；挿入部、２２０，２２０Ａ，４２０，５２０，６２０，７２０、８２０；キャップ体、２２２，２２２Ａ；外周被覆部、２２２ｃ，２２２ｃＡ；スリーブ配置部、２２２ｅ，２２２ｅＡ；環状リブ部、２２３ｄ，４２３ｄ，５２３ｄ，６２３ｄ，７２３ｄ，８２３ｄ；連通孔、２４０，４４０，５４０，６４０，７４０、８４０；フィルタ部材（塊状フィルタ部材）、３００，３００Ａ；ガスセンサユニット、ＳＰ１；内部閉空間（閉空間）、ＳＰＯ；外部空間（外部）。

Claims (4)

1. 軸線方向に延びるガス検出素子及び該ガス検出素子に形成した電極と電気的に接続するセンサ端子を有するガスセンサと、
   該ガスセンサに装着されるセンサキャップと、を備え、
   前記センサキャップには、
   前記ガスセンサの周方向外側を取り囲み、当該ガスセンサに装着されるキャップ体と、
   該キャップ体の内側に設けられ、前記センサ端子と電気的に接続するキャップ端子と、
   を有するガスセンサユニットであって、
   前記キャップ体の内側には、周方向につながる複数のリブが内方に突出して設けられ、
   該リブは、前記ガスセンサに圧接することを特徴とするガスセンサユニット。
2. 前記ガスセンサは、前記センサ端子の周方向外側を取り囲み、自身の外周面が平滑化されたスリーブ体を有し、
   前記リブは、前記ガスセンサの該スリーブ体の外周面に圧接することを特徴とする請求項１記載のガスセンサユニット。
3. 軸線方向に延びるガス検出素子及び該ガス検出素子に形成した電極と電気的に接続するセンサ端子を有するガスセンサに装着されるセンサキャップであって、
   前記ガスセンサの周方向外側を取り囲み、当該ガスセンサに装着されるキャップ体と、
   該キャップ体の内側に設けられ、前記センサ端子と電気的に接続するキャップ端子と、を備え、
   前記キャップ体の内側には、前記ガスセンサに装着されたときに当該ガスセンサに圧接する、周方向につながる複数のリブが内方に突出して設けられていることを特徴とするセンサキャップ。
4. 前記ガスセンサは、前記センサ端子の周方向外側を取り囲み、自身の外周面が平滑化されたスリーブ体を有し、
   前記ガスセンサに装着されたときに、前記リブは、前記ガスセンサの該スリーブ体の外周面に圧接する請求項３記載のセンサキャップ。

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