JP2012242083A - ガスセンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インシュレータとヒータホルダとの組み付けを容易に行うことができるガスセンサ及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】センサ素子２と、センサ素子２を支持固定するハウジング３と、センサ素子２に挿入配置されたヒータ４と、ヒータ４の基端部４１を挿嵌保持する絶縁材からなるインシュレータ５と、ヒータ４を把持しセンサ素子２に対してヒータ４を固定する金属製のヒータホルダ６と、基準側信号線７１と、測定側信号線７２とを備えるガスセンサ１及びその製造方法である。ヒータホルダ６の本体部６１の基端側は、ヒータ４を内側に保持した状態でヒータ４の基端部４１と共に、インシュレータ５の挿嵌孔５１に部分的に挿嵌されている。ヒータホルダ６の本体部６１には、その基端側がインシュレータ５の挿嵌孔５１に所定の長さで挿入された状態でインシュレータ５の端面５６２に係止させる係止部６１２が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサ及びその製造方法に関する。

従来、自動車の内燃機関などの排気系には、排ガス中の酸素や窒素酸化物等の特定ガスの濃度を測定するガスセンサが配設されている。このようなガスセンサ９としては、図１１に示すごとく、有底筒状に形成され、内側面に基準ガスに接する基準電極９１２が形成され、外側面に被測定ガスに接する測定電極９１４が形成されたイオン伝導性の固体電解質体９１５からなり、被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するセンサ素子９１と、被測定ガス流路内にセンサ素子９１を支持固定するハウジング９２と、センサ素子９１に挿入配置された棒状のヒータ９３と、ヒータ９３の基端部９３０を挿嵌保持する絶縁材からなるインシュレータ９４と、ヒータ９３を保持し、センサ素子９１に対してヒータ９３を固定すると共に、センサ素子９１の基準電極９１２と電気的に導通する筒状の金属製のヒータホルダ９５と、ヒータホルダ９５を介して基準電極９１２に電気的に導通する基準側信号線９８と、測定電極９１４に電気的に導通する測定側信号線９９とを少なくとも備えるセンサが知られている（特許文献１及び２参照）。

ヒータホルダ９５としては、様々な形状のものが開発されている。従来、ガスセンサ９において、ヒータ４を組み付けた例えば円筒形状のヒータホルダ９５は、インシュレータ９４の基端側の端面９４５に当接して配置されていた。
具体的には、内部電極接続金具（ヒータホルダ）に、その後端周縁から外向きに突出する形態でセパレータ受け部が形成されており、セラミックセパレータ（インシュレータ）の隔壁部の端面が、セパレータ受け部に当接した構成のセンサが開発されている（特許文献１参照）。
また、センサ端子部材（ヒータホルダ）とセパレータ（インシュレータ）とを当接状態で配設した構成のセンサが開発されている（特許文献２参照）。

特許第３７５６００５号公報 特開第４０４７９１９号公報

しかしながら、ヒータホルダ９５をインシュレータ９４の基端側の端面９４５に当接して配置させる場合には、両者の位置関係を決定することが困難になる。特に、ガスセンサ９の径方向における位置を定めにくく、インシュレータ９４とヒータホルダ９５との軸ずれが発生し、軸合わせが必要になる。また、ヒータ９３には、これに電気を導通するための一対のリード線９３１が形成されるが、上記のように、軸合わせが困難なため、組み付け時にヒータ９３を保持するヒータホルダ９５の位置がインシュレータ９４に対してぶれやすく、当接時にヒータ９３のリード線９３１が折れ曲がってしまうおそれがある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、インシュレータとヒータホルダとの組み付けを容易に行うことができるガスセンサ及びその製造方法を提供しようとするものである。

第１の発明は、有底筒状に形成され、内側面に基準ガスに接する基準電極が形成され、外側面に被測定ガスに接する測定電極が形成されたイオン伝導性の固体電解質体からなり、被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するセンサ素子と、
被測定ガス流路内に上記センサ素子を支持固定するハウジングと、
上記センサ素子に挿入配置されたヒータと、
該ヒータの基端部を挿嵌保持する絶縁材からなるインシュレータと、
上記ヒータを把持し、上記センサ素子に対して上記ヒータを固定すると共に、上記センサ素子の上記基準電極と電気的に導通する金属製のヒータホルダと、
該ヒータホルダを介して上記基準電極に電気的に導通する基準側信号線と、上記測定電極に電気的に導通する測定側信号線とを少なくとも備え、
上記ヒータホルダは、上記ヒータを部分的に把持し該ヒータを部分的に覆う本体部と、該本体部から基端側に延設され上記基準側信号線に電気的に導通する端子部とからなり、
上記ヒータホルダの上記端子部は、上記インシュレータに設けられた端子孔に挿入されており、
上記ヒータホルダの上記本体部の基端側は、上記ヒータを内側に保持した状態で上記ヒータの基端部と共に、上記インシュレータの上記挿嵌孔に部分的に挿嵌されており、
上記ヒータホルダの上記本体部には、該本体部の基端側が上記インシュレータの上記挿嵌孔に所定の長さで挿入された状態でインシュレータの端面に係止させる係止部が形成されていることを特徴とするガスセンサにある（請求項１）。

第２の発明は、第１の発明のガスセンサの製造方法において、
上記ヒータを内側に保持した上記ヒータホルダの基端側を、上記インシュレータの挿嵌孔に先端側から挿入し、上記ヒータホルダの上記係止部を上記インシュレータの先端側端面に当接させて係止することを特徴とするガスセンサの製造方法にある（請求項６）。

上記第１の発明のガスセンサにおいては、上記のように、上記ヒータホルダの上記端子部が上記インシュレータに設けられた上記端子孔に挿入されているだけでなく、上記ヒータホルダの上記本体部の基端側が、上記ヒータの基端部と共に上記インシュレータの上記挿嵌孔に部分的に挿嵌されている。
そのため、上記ヒータホルダと上記インシュレータとを組み付けるときに、上記のごとく上記ヒータホルダの基端側を上記挿嵌孔に挿嵌することにより、径方向における位置を定めることができる。そのため、軸合わせが必要なく、インシュレータとヒータホルダとの組み付けを容易に行うことができる。また、位置決めが容易になるため、組み付け時に、ヒータに電気を導通するためのリード線が折り曲がってしまうことを防止することができる。

また、上記本体部の基端側が上記ヒータの基端部と共に上記インシュレータの上記挿嵌孔に挿嵌されているため、ヒータホルダは基端側においても強固に保持される。そのため、耐振動性が向上する。したがって、振動によるヒータ用のリード線の断線等を防止し、ガスセンサの信頼性を向上させることができる。

また、上記ヒータホルダの上記本体部には、該本体部の基端側が上記インシュレータの上記挿嵌孔に所定の長さで挿入された状態でインシュレータの端面に係止させる係止部が形成されている。
そのため、軸方向の位置決めを行うこともできる。即ち、上記係止部により、インシュレータの上記挿嵌孔に挿入される上記ヒータホルダ及び該ヒータホルダに保持される上記ヒータの長さを決定することができる。

このように、上記第１の発明によれば、インシュレータとヒータホルダとの組み付けを容易に行うことができるガスセンサを提供することができる。

第２の発明においては、上記ヒータを内側に保持した上記ヒータホルダの基端側を、上記インシュレータの挿嵌孔に先端側から挿入している。
そのため、径方向における位置を容易に定めることができ、軸合わせを行うことなく、インシュレータとヒータホルダとの組み付けを容易に行うことができる。
また、上記ヒータホルダの上記係止部を上記インシュレータの先端側端面に当接させて係止する。
そのため、軸方向の位置決めを行うこともできる。即ち、上記係止部により、インシュレータの上記挿嵌孔に挿入される上記ヒータホルダ及び該ヒータホルダに保持される上記ヒータの長さを決定することができる。

このように、上記第２の発明によれば、インシュレータとヒータホルダとの組み付けを容易に行うことができるガスセンサの製造方法を提供することができる。

実施例１における、ガスセンサの縦断面図。 実施例１における、ヒータを保持するヒータホルダの全体構造を示す説明図。 実施例１における、ヒータを保持するヒータホルダの径方向の断面を示す説明図であって、図２におけるＡ−Ａ線断面図（ａ）、図２におけるＢ−Ｂ線断面図（ｂ）、図２におけるＣ−Ｃ線断面図（ｃ）、図２におけるＤ−Ｄ線断面図（ｄ）、図２におけるＥ−Ｅ線断面図（ｅ）。 実施例１における、ヒータホルダの斜視図。 実施例１における、ヒータホルダに組み付けられたヒータがセンサ素子に挿入された状態を示す説明図。 実施例１における、インシュレータの側面図（ａ）、インシュレータの底面図（ｂ）、インシュレータの上面図（ｃ）。 実施例１における、ヒータホルダが挿嵌されたインシュレータを先端側端面から見た様子を示す説明図。 実施例１における、ヒータホルダにヒータを組み付ける工程を示す説明図であって、ヒータを側面からヒータホルダに挿入する様子を示す説明図（ａ）、ヒータをヒータホルダに組み付けた状態を示す説明図（ｂ）。 実施例２における、ヒータを保持するヒータホルダの全体構造を示す説明図。 実施例２における、ヒータを保持するヒータホルダの径方向の断面を示す説明図であって、図９におけるＡ−Ａ線断面図（ａ）、図９におけるＢ−Ｂ線断面図（ｂ）、図９におけるＣ−Ｃ線断面図（ｃ）、図９におけるＤ−Ｄ線断面図（ｄ）、図９におけるＥ−Ｅ線断面図（ｅ）。 従来のガスセンサの縦断面図。

次に、本発明の好ましい実施形態について説明する。なお、本明細書においては、ガスセンサについて、被測定ガスに晒される側を先端側、その反対側を基端側として説明する。
上記ガスセンサとしては、例えば自動車エンジン等の各種車両用内燃機関の排気管に設置して、排ガスフィードバックシステムに使用する空燃比センサ、排ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサなどがある。

上記ガスセンサは、有底筒状に形成され、内側面に基準ガスに接する基準電極が形成され、外側面に被測定ガスに接する測定電極が形成されたイオン伝導性の固体電解質体からなり、被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するセンサ素子を有する。上記有底筒状としては、有底円筒状などがある。
また、上記ガスセンサは、上記センサ素子、具体的には有底筒状の上記固体電解質体に挿入配置されたヒータを備える。
上記ヒータは、例えば棒状（柱状）のセラミックヒータにより構成することができる。上記ヒータは、電気導通により発熱し、該ヒータの側面には、電気を導通するための一対のリード線を形成することができる。

また、上記ガスセンサは、ヒータの基端部を挿嵌保持する絶縁材からなるインシュレータと、上記ヒータを把持し、上記センサ素子に対して上記ヒータを固定すると共に、上記センサ素子の上記基準電極と電気的に導通する金属製のヒータホルダとを有する。
上記ヒータホルダは、上記ヒータを部分的に把持し該ヒータを部分的に覆う本体部と、該本体部から基端側に延設され上記基準側信号線に電気的に導通する端子部とからなる。

上記ヒータホルダの上記本体部は、上記インシュレータの上記挿嵌孔に挿嵌される挿嵌部と、上記係止部と、上記ヒータを把持する把持部と、上記センサ素子内の上記固体電解質体の上記内側面に当接して上記ヒータホルダを上記センサ素子に対して固定すると共に上記基準電極に電気的に導通する素子固定部とを少なくとも備えることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記ヒータホルダの性能を十分に生かすことができる。即ち、上記挿嵌部を上記インシュレータの挿嵌孔に挿嵌することにより、上記ヒータホルダを上記インシュレータに対して固定することができる。また、上記把持部により、上記ヒータの側面を把持することにより、上記ヒータを上記ヒータホルダに対して固定することができる。また、上記素子固定部を上記センサ素子の有底筒状の上記固体電解質体内に挿嵌することにより、上記ヒータホルダを上記センサ素子に対して固定することができる。このとき、上記ヒータホルダの例えば上記素子固定部を、上記固体電解質体の内側面に形成された上記基準電極に電気的に接続させることもできる。
また、上記係止部は、例えば上記本外部の一部を径方向に突出させて形成させることができる。

上記ヒータホルダの上記本体部は、軸方向に伸びる背骨部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に上記背骨部から伸びる一対の上記挿嵌部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に上記背骨部から伸びる一対の上記把持部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に上記背骨部から伸びる一対の上記素子固定部と、上記背骨部から上記ガスセンサの径方向に伸びる一対の上記係止部とを有し、上記挿嵌部、上記把持部、及び上記素子固定部は、上記背骨部と対向する側面が同一方向に開口する開口部を有していることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記ヒータホルダへのヒータの組み付けが容易になる。
即ち、上記ヒータホルダの本体部は、上記背骨部と対向する側面が同一方向に開口する開口部を有している。そのため、上記ヒータの側面を上記ヒータホルダの開口部から挿入して、上記ヒータを上記ヒータホルダに組み付けることができる。

上記ヒータホルダの上記本体部は先端側に上記ヒータを上記ガスセンサの径方向に押圧する押圧部を備え、該押圧部により上記ヒータは少なくとも先端部が上記センサ素子の内側面に当接されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上述のように上記ヒータの基端部を上記インシュレータに対して固定できるだけでなく、上記ヒータの先端部を上記センサ素子に対して固定することができる。
そのため、上記ガスセンサの耐振性をより向上させることができる。

上記ヒータホルダの上記本体部は、上記背骨部から軸方向の先端側に延設された先端延設部を有し、上記押圧部は上記先端延設部に形成されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記ヒータにおけるより先端部に近い部分を上記押圧部により押圧することができる。そのため、より確実に上記ヒータの先端部を上記センサ素子の内側面に当接させることができる。したがって、より確実に上記センサの耐振性をより向上させることができる。

次に、上記ガスセンサの製造方法においては、上記ヒータを内側に保持した上記ヒータホルダの基端側を、上記インシュレータの挿嵌孔に先端側から挿入し、上記ヒータホルダの上記係止部を上記インシュレータの先端側端面に当接させて係止する。
そして、上記ヒータホルダの上記本体部は、軸方向に伸びる背骨部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に上記背骨部から伸びる一対の上記挿嵌部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に上記背骨部から伸びる一対の上記把持部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に上記背骨部から伸びる一対の上記素子固定部と、上記背骨部から上記ガスセンサの径方向に伸びる一対の上記係止部とを有し、上記挿嵌部、上記把持部、及び上記素子固定部は、上記背骨部と対向する側面が同一方向に開口する開口部を有しており、上記ヒータホルダの上記開口部から上記ヒータを側面から挿入することにより、上記ヒータホルダに上記ヒータを組み付けることが好ましい（請求項７）。
この場合には、上記ヒータの側面を上記ヒータホルダの開口部から挿入して、上記ヒータを上記ヒータホルダに組み付けることができる。そのため、組み付けが容易になる。

（実施例１）
次に、図１〜図８を用いて本発明の実施例にかかるガスセンサ１について説明する。
図１に示すごとく、本例のガスセンサ１は、センサ素子２と、ハウジング３と、ヒータ４と、インシュレータ５と、ヒータホルダ６と、基準側信号線７１と、測定側信号線７２とを少なくとも備える。

センサ素子２は、有底筒状に形成され、内側面２１に基準ガスに接する基準電極２１５が形成され、外側面２２に被測定ガスに接する測定電極２２５が形成されたイオン伝導性の固体電解質体２０からなる。また、ハウジング３は、被測定ガス流路内にセンサ素子２を支持固定する。ヒータ４は、センサ素子２の固体電解質体２０に挿入配置され、センサ素子２を加熱する。インシュレータ５は、ヒータ４の基端部４１を挿嵌保持する絶縁材からなる。また、ヒータホルダ６は、ヒータ４を把持し、センサ素子２に対してヒータ４を固定すると共に、センサ素子２の基準電極２１５と電気的に導通する。また、基準側信号線７１は、ヒータホルダ６を介してセンサ素子２の基準電極２１５に電気的に導通し、測定側信号線７２は、後述の端子、リードを介して測定電極２２５に電気的に導通する。

図１〜図４に示すごとく、ヒータホルダ６は、ヒータ４を部分的に把持しヒータ４を部分的に覆う本体部６１と、本体部６１から基端側に延設され基準側信号線７１に電気的に導通する端子部６２とからなる。ヒータホルダ６１の端子部６２は、インシュレータ５に設けられた端子孔５２に挿入されている。また、ヒータホルダ６の本体部６１の基端側は、ヒータ４を内側に保持した状態でヒータ４の基端部４１と共に、インシュレータ５の挿嵌孔５１に部分的に挿嵌されている。そして、本体部６１には、その基端側がインシュレータ５の挿嵌孔５１に所定の長さで挿入された状態でインシュレータの先端側端面５６２に係止させる係止部６１２が形成されている。なお、図２は、ヒータを内部に保持したヒータホルダの側面図であり、図３（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ図２におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線、Ｅ−Ｅ線の断面を矢視したときの断面形状を示す図である。

以下、本例のガスセンサ１について、詳細に説明する。
図１に示すように、ガスセンサ１において、センサ素子２は、筒状のハウジング３の内側に保持されている。
センサ素子２は、例えばジルコニア等の酸素イオン導電性材料を先端が閉塞した有底円筒状に形成した固体電解質体２０と、その内側面２１に形成された基準電極２１５と、外側面２２に形成された測定電極２２５とを有する。固体電解質体２０の中腹には径大の固体電解質体係合部２０１が形成されている。

固体電解質体２０の内側には金属製のヒータホルダ６が挿嵌されている。
本例において、ヒータホルダ６は、図１〜図４に示すごとく、ヒータ４を部分的に把持し該ヒータ４を部分的に覆う略円筒状の本体部６１と、本体部６１から基端側に延設され基準側信号線７１に電気的に導通する端子部６２とからなる。端子部６２は、基端側においてガスセンサ１の基準側から伸びる基準側信号線７１を挿入して狭持するように、側面が開口する略円筒状に形成されている。

ヒータホルダ６の本体部６１は、基端側から先端側に向けて順に挿嵌部６１１と係止部６１２と把持部６１３と素子固定部６１４とを有する。具体的には、本体部６１は、軸方向に伸びる背骨部６１０と、軸方向と略垂直方向のヒータ４側に背骨部６１０から伸びる一対の挿嵌部６１１と、軸方向と略垂直方向のヒータ側に背骨部６１０から伸びる一対の把持部６１３と、軸方向と略垂直方向のヒータ側に背骨部６１０から伸びる一対の素子固定部６１４と、背骨部６１０からガスセンサ１の径方向に伸びる一対の係止部６１２とを有する。挿嵌部６１１、把持部６１３、素子固定部６１４、及び係止部６１２は、背骨部と対向する側面が同一方向に開口する開口部６１９を有している。なお、係止部６１２は、背骨部６１０からヒータ４側とは反対方向に伸びるように形成されており、必然的にヒータ４側は開口している。即ち、ヒータホルダ６の本体部６１は、ガスセンサの径方向の断面形状が略Ｃ字状になっている。
また、ヒータホルダ６の本体部６１は、背骨部６１０から軸方向の先端側に延設された先端延設部６３を有する。先端延設部６３の先端側には、ヒータ４をガスセンサ１の径方向に押圧する押圧部６３５が形成されている。

ガスセンサ１においては、ヒータホルダ６が把持部６１３でヒータ４を把持した状態で先端側から固体電解質体２０内に挿嵌されている。ヒータホルダ６は、素子固定部６１４において固体電解質体２０の内側に嵌合している。また、ヒータホルダ６は素子固定部６１４において固体電解質体２０の内側面２１に形成された基準電極２１５と電気的に接続している。また、固体電解質体２０の外側面に２２形成された測定電極２２５は、基端側に伸びる測定側中間リード７２１に電気的に導通している。

また、ヒータホルダ６の本体部６１には、ヒータ４が組み付けられている。ヒータ４は、ヒータホルダ６の把持部６１３においてホルダに把持され、ヒータホルダ６に対してヒータ４が固定されている。
ヒータ４は、アルミナ等のセラミック材料を長軸状に形成したヒータ基体と、その先端内部に内蔵された発熱体（図示略）と、発熱体に接続された一対のリード線（図示略）と、ヒータ基板の表面に形成され、一対のリード線にそれぞれ導通する一対のヒータ電極４５とから構成されている。
ヒータ４は、センサ素子２内に挿入されてヒータホルダ６の把持部６１３により弾性的に固定されている。
また、図５に示すごとく、ヒータホルダ６の押圧部６３５は、ヒータ４の側面をガスセンサの径方向に押圧する。これにより、ヒータ４の先端部４２が固体電解質体２０の内側面２１に当接されている。

また、図１に示すごとく、ハウジング３には、ハウジング係合部３１が形成されており、金属製緩衝部材（図示略）を介して固体電解質体係合部２０１とハウジング係合部３１とが係合してセンサ素子２がハウジング３内に係止されている。また、センサ素子２とハウジング３との間の空隙には、例えばタルクなどの絶縁性粉末１０１、絶縁性粉末成形体１０２、セラミック、ガラス等の絶縁性封止部材１０３、金属製部材からなるスペーサ１０４等によって構成される素子固定部材によって充填され、ハウジング３の上端縁のハウジングかしめ部３２がかしめられてセンサ素子２がハウジング３内に固定されている。

ハウジング３の先端側には、センサ素子２を保護する素子カバー１２が固定されている。素子カバー１２は、内側カバー１２１と外側カバー１２２との２つのカバーを並列して配置した二重構造からなる。そして、内側カバー１２１及び外側カバー１２２には、それぞれ被測定ガスをそれらの内部に導入するための被測定ガス導入口１２７、１２８が形成されている。
これにより、内燃機関の排気系を流通する被測定ガスを、被測定ガス導入口１２７、１２８を通じて素子カバー１２の内側であってセンサ素子２の周囲に形成される被測定ガス室１２０に導入することができる。

また、図１に示すごとく、ガスセンサ１は、基端側に、外部回路に接続する基準側信号線７１及び測定側信号線７２と、インシュレータ５と、インシュレータ保持金具５０と、基準ガス側カバー１３とが配設されている。
基準ガス側カバー１３は、ハウジング３の基端側に固定されており、内側に基準ガス空間１３０を形成する。即ち、ハウジング３におけるかしめ部３２よりも径方向外側に配設されたカバー固定部３４に、基準ガス側カバー１３の先端側開口部が溶接されている。基準ガス側カバー１３の基端部は、ゴムブッシュ１６により封止されている。そして、外部回路に接続する基準側信号線７１及び測定側信号線７２がゴムブッシュ１６により絶縁支持されている。

図６（ａ）〜（ｃ）に、インシュレータ５の構造を示す。
同図に示すごとく、インシュレータ５は、絶縁材からなり、円柱状の本体部５６と本体部５６の基端側端面５６１から基端側に伸びる略円柱状の突出部５７とを有し、断面略凸形状の部材である。インシュレータ５の先端側端面５６２には、ヒータの基端部を挿嵌保持する挿嵌孔５１が軸方向に設けられている。挿嵌孔５１は、インシュレータ５を貫通せず、ヒータの基端部がインシュレータ５の内部で当接するように閉塞している。また、インシュレータ５には、ヒータホルダ６の本体部６１から軸方向の基端側に伸びる端子部６２（図２〜４参照）が挿入される基準側端子孔５２と、測定側中間リード７２１に接続する測定側端子７２２（図１参照）が挿入される測定側端子孔５３とが、挿嵌孔５１よりも径方向の外側にそれぞれ形成されている。基準側端子孔５２及び測定側端子孔５３は、インシュレータ５の本体部５６を軸方向に貫通している。また、インシュレータ５には、ヒータ４の基端部４１においてヒータ電極４５から伸びて軸方向に突出する一対のリード部４５１（図１参照）が挿入される一対のヒータリード孔５１１、５１２が形成されている。ヒータリード孔５１１、５１２は、インシュレータの先端部側においては挿嵌孔５１と一体となっており、突出部５７においては、挿嵌孔５１から独立した孔によって形成されている。ヒータリード孔は、本体部５６及び突出部５７を軸方向に貫通している。

また、図１に示すごとく、インシュレータ５は、保持金具５０により基準ガス側カバー１３内に固定されている。そして、インシュレータ５の挿嵌孔５１には、ヒータ４の基端部４１がヒータホルダ６の挿嵌部６１１と共に挿入されている。

図７に、インシュレータ５にヒータホルダ６の挿嵌部６１１を挿嵌した状態をインシュレータの先端側端面５６２から観察した様子を示す。同図においては、インシュレータ５、ヒータホルダ６、及び後述の測定側端子７２２以外の部材は省略して示してある。
図７に示すごとく、ヒータホルダ６の本体部の基端側に形成された挿嵌部６１１がヒータの基端部（図示略、図１参照）と共にインシュレータ５の挿嵌孔５１に挿入されている。ヒータホルダ６の挿嵌部６１１は、インシュレータ５の挿嵌孔５１と嵌合することにより、インシュレータ５に対してヒータホルダ６が固定されている。また、インシュレータ５の先端側端面５６２には、ヒータホルダ６の係止部６１２が当接している。これにより、挿嵌孔５１に挿入されるヒータホルダ６の長さが調節されている。
また、図１及び図７に示すごとく、ヒータリード孔５１１，５１２には、ヒータ４の外周部の基端側に形成された一対のヒータ電極４５から伸びる一対のリード部４５１が挿入されている。これらのリード部４５１には外部電源（図示略）から伸びるヒータ電源リード４９に接続されており、外部電源からヒータに電力を供給できる構成になっている。

また、図１及び図７に示すごとく、インシュレータ５の基準側端子孔５２には、ヒータホルダ６の本体部に一体的に連結されている基準側端子６２が挿入されている。そして、基準側端子６２は、ガスセンサ１の基端側から伸びる基準側信号線７１に電気的に接続されている。
また、図１及び図７に示すごとく、インシュレータ５の測定側端子孔５３には、測定側端子７２２が挿入されている。測定側端子７２２は、弾性金属材料を略Ｕ字状のバネ状に形成してなる。測定側端子７２２は、先端側において上述のように測定側中間リード７２１に電気的に接続されており、基端側においてはガスセンサ１の基端側から伸びる測定側信号線７２に電気的に接続されている。

図１に示すごとく、基準ガス側カバー１３の外周側には、かしめカバー１４が配置されており、かしめカバー１４は基準ガス側カバー１３にかしめ固定されている。また、かしめカバー１４には、基準ガス空間１３０に基準ガスを導入する基準ガス導入口１４１が形成されている。

なお、基準ガスは大気であり、基準ガス導入口１４１から流入した大気は、基準ガス側カバー内の基準ガス空間１３０を通過してセンサ素子内の基準ガス室２０まで流入する。

次に、本例のガスセンサ１において、ヒータホルダへのヒータの組み付け方法について図８を用いて説明する。
本例において、図４、図８（ａ）及び（ｂ）に示すごとく、ヒータホルダ６の本体部６１は、軸方向に伸びる背骨部６１０と、軸方向と略垂直方向のヒータ４側に背骨部６１０から伸びる一対の挿嵌部６１１、一対の把持部６１３、一対の素子固定部６１４とをそれぞれ有している。また、本体部６１は、背骨部６１０からガスセンサの径方向に伸びる一対の係止部６１２を有している。そして、挿嵌部６１１、把持部６１３、素子固定部６１４、及び係止部は、背骨部と対向する側面が同一方向に開口している。
したがって、ヒータホルダ６の開口部側６１９からヒータ４を側面から挿入することにより、ヒータホルダ６にヒータ４を組み付けることができる。

以下、本例のガスセンサ１の作用効果について図１〜図８を用いて説明する。
本例のガスセンサ１においては、上記のように、ヒータホルダ６の端子部６２がインシュレータ５に設けられた端子孔５２に挿入されているだけでなく、ヒータホルダ６の本体部６１の基端側が、ヒータ４の基端部４１と共にインシュレータ５の挿嵌孔５１に部分的に挿嵌されている。
そのため、ヒータホルダ６とインシュレータ５とを組み付けるときに、上記のごとく挿嵌孔５１にヒータホルダ６の挿嵌部６１１を挿嵌することにより、径方向における位置を定めることができる。そのため、軸合わせが必要なく、インシュレータ５とヒータホルダ６との組み付けを容易に行うことができる。また、位置決めが容易になるため、組み付け時に、ヒータ４に電気を導通するためのリード線が折り曲がってしまうことを防止することができる。

また、本体部６１の基端側がヒータ４の基端部４１と共にインシュレータ５の挿嵌孔５１に挿嵌されているため、インシュレータ５により、ヒータホルダ６及びヒータ４が基端側において強固に保持される。そのため、耐振動性が向上する。したがって、振動によるヒータ用のリード部４５１の断線等を防止し、ガスセンサ１の信頼性を向上させることができる。

また、ヒータホルダ６の本体部６１には、その基端側がインシュレータ５の挿嵌孔５１に所定の長さで挿入された状態でインシュレータ５の端面５６２に係止させる係止部６１２が形成されている。
そのため、軸方向の位置決めを行うこともできる。即ち、係止部６１２により、インシュレータ５の挿嵌孔５１に挿入されるヒータホルダ６の長さを決定することができる。

また、本例において、ヒータホルダ６の本体部６１は、インシュレータ５の挿嵌孔５１に挿嵌される挿嵌部６１１と、係止部６１２と、ヒータを把持する把持部６１３と、センサ素子２内の固体電解質体２０の内側面２１に嵌合してヒータホルダ６をセンサ素子２に対して固定すると共に、基準電極２１５に電気的に導通する素子固定部６１４とを少なくとも備える。
そのため、ヒータホルダ６の性能を十分に生かすことができる。即ち、挿嵌部６１１をインシュレータ５の挿嵌孔５１に挿嵌することにより、ヒータホルダ６をインシュレータ５に対して固定することができる。また、把持部６１３により、ヒータ４の側面を把持することにより、ヒータ４をヒータホルダ６に対して固定することができる。また、素子固定部６１４をセンサ素子２の有底筒状の固体電解質体２０内に挿嵌することにより、ヒータホルダ６をセンサ素子２に対して固定することができる。このとき、ヒータホルダ６の例えば素子固定部６１４を、固体電解質体２０の内側面に形成された基準電極２１５に電気的に接続させることもできる。

また、ヒータホルダ６の本体部６１は、軸方向に伸びる背骨部６１０と、軸方向と略垂直方向のヒータ側に背骨部６１０から伸びる一対の挿嵌部６１１と、軸方向と略垂直方向のヒータ側に背骨部６１０から伸びる一対の把持部６１３と、軸方向と略垂直方向のヒータ側に背骨部６１０から伸びる一対の一対の素子固定部６１４と、ガスセンサの径方向に背骨部６１０から伸びる一対の係止部６１２とを有し、挿嵌部６１１、把持部６１３、素子固定部６１３、及び係止部６１２は、背骨部６１０と対向する側面が同一方向に開口する開口部６１９を有している。
そのため、ヒータ４の側面をヒータホルダ６の開口部６１９から挿入して、ヒータ４をヒータホルダ６に組み付けることができる（図８参照）。それ故、ヒータホルダ６へのヒータ４の組み付けが容易になる。

また、ヒータホルダ６の本体部６１は先端側にヒータ４をガスセンサ１の径方向に押圧する押圧部６３５を備え、この押圧部６３５によりヒータ４は少なくとも先端部４２がセンサ素子２の内側面２１に当接されている（図５参照）。
そのため、ヒータ４の先端部４２をセンサ素子２に対して固定することができる。それ故、ガスセンサ１の耐振性をより向上させることができる。

また、ヒータホルダ６の本体部６１は、背骨部６１０から軸方向の先端側に延設された先端延設部６３を有し、押圧部６３５は先端延設部６３に形成されている。
そのため、ヒータ４におけるより先端部に近い部分を押圧部により押圧することができる。それ故、より確実にヒータ４の先端部４２をセンサ素子２の内側面２１に当接させることができる。したがって、より確実にセンサ１の耐振性をより向上させることができる。

（実施例２）
本例は、実施例１とはヒータホルダの形状が異なるガスセンサの例である。
本例のガスセンサにおいては、図９及び図１０に示すごとく、ヒータホルダ８は、実施例１と同様に、ヒータ４を部分的に把持しヒータ４を部分的に覆う本体部８１と、本体部８１から基端側に延設され基準側信号線に電気的に導通する端子部８２とからなる。

ヒータホルダ８の本体部８１は、実施例１と同様に、挿嵌部８１１と、係止部８１２と、把持部８１３と、素子固定部８１４とを備える。また、ヒータホルダ８は、背骨部８１０から軸方向の先端側に延設された先端延設部８３を有し、先端延設部８３の先端には押圧部８３５が形成されている。

本例において、ヒータホルダ８の本体部８１は、全体として一方の側面が開口する円筒状を呈している。図９及び図１０に示すごとく、円筒形状の本体部８１の径は、インシュレータの挿嵌孔及びセンサ素子内に本体部８１の挿嵌部８１１及び素子固定部８１４が挿嵌する大きさで形成されている。円筒形状の本体部における開口部の末端を、部分的にガスセンサの径方向に延設することにより、係止部８１２を形成している。これにより、係止部８１２と、係止部８１２よりも基端側に挿嵌部８１１が形成されている。
また、円筒形状の本体部の側面を部分的にくり抜いて側面を部分的に径方向内側に折り曲げ加工することにより、把持部８１３が形成されている。
その他の構成は、実施例１と同様である。

本例のヒータホルダ８も、実施例１とホルダの形状は異なるものの、挿嵌部８１１、把持部８１２、素子固定部８１３、及び係止部８１４は、背骨部と対向する側面が同一方向に開口する開口部８１９を有している。
そのため、実施例１と同様に、ヒータ４の側面をヒータホルダ８の開口部８１９から挿入して、ヒータ４をヒータホルダ８に組み付けることができる。それ故、ヒータホルダ８へのヒータ４の組み付けが容易になる。
その他の作用効果は、実施例１と同様である。

１ ガスセンサ
２ センサ素子
３ ハウジング
４ ヒータ
４１ （ヒータの）基端部
５ インシュレータ
５１ 挿嵌孔
６ ヒータホルダ
６１１ 挿嵌部
６１２ 係止部
６３５ 押圧部

Claims (7)

1. 有底筒状に形成され、内側面に基準ガスに接する基準電極が形成され、外側面に被測定ガスに接する測定電極が形成されたイオン伝導性の固体電解質体からなり、被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するセンサ素子と、
   被測定ガス流路内に上記センサ素子を支持固定するハウジングと、
   上記センサ素子に挿入配置されたヒータと、
   該ヒータの基端部を挿嵌保持する絶縁材からなるインシュレータと、
   上記ヒータを把持し、上記センサ素子に対して上記ヒータを固定すると共に、上記センサ素子の上記基準電極と電気的に導通する金属製のヒータホルダと、
   該ヒータホルダを介して上記基準電極に電気的に導通する基準側信号線と、上記測定電極に電気的に導通する測定側信号線とを少なくとも備え、
   上記ヒータホルダは、上記ヒータを部分的に把持し該ヒータを部分的に覆う本体部と、該本体部から基端側に延設され上記基準側信号線に電気的に導通する端子部とからなり、
   上記ヒータホルダの上記端子部は、上記インシュレータに設けられた端子孔に挿入されており、
   上記ヒータホルダの上記本体部の基端側は、上記ヒータを内側に保持した状態で上記ヒータの基端部と共に、上記インシュレータの上記挿嵌孔に部分的に挿嵌されており、
   上記ヒータホルダの上記本体部には、該本体部の基端側が上記インシュレータの上記挿嵌孔に所定の長さで挿入された状態でインシュレータの端面に係止させる係止部が形成されていることを特徴とするガスセンサ。
2. 請求項１に記載のガスセンサにおいて、上記ヒータホルダの上記本体部は、上記インシュレータの上記挿嵌孔に挿嵌される挿嵌部と、上記係止部と、上記ヒータを把持する把持部と、上記センサ素子内の上記固体電解質体の上記内側面に当接して上記ヒータホルダを上記センサ素子に対して固定すると共に上記基準電極に電気的に導通する素子固定部とを少なくとも備えることを特徴とするガスセンサ。
3. 請求項２に記載のガスセンサにおいて、上記ヒータホルダの上記本体部は、軸方向に伸びる背骨部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に上記背骨部から伸びる一対の上記挿嵌部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に上記背骨部から伸びる一対の上記把持部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に上記背骨部から伸びる一対の上記素子固定部と、上記背骨部から上記ガスセンサの径方向に伸びる一対の上記係止部とを有し、上記挿嵌部、上記把持部、及び上記素子固定部は、上記背骨部と対向する側面が同一方向に開口する開口部を有していることを特徴とするガスセンサ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスセンサにおいて、上記ヒータホルダの上記本体部は先端側に上記ヒータを上記ガスセンサの径方向に押圧する押圧部を備え、該押圧部により上記ヒータは少なくとも先端部が上記センサ素子の内側面に当接されていることを特徴とするガスセンサ。
5. 請求項４に記載のガスセンサにおいて、上記ヒータホルダの上記本体部は、上記背骨部から軸方向の先端側に延設された先端延設部を有し、上記押圧部は上記先端延設部に形成されていることを特徴とするガスセンサ。
6. 請求項１〜５に記載のガスセンサの製造方法において、
   上記ヒータを内側に保持した上記ヒータホルダの基端側を、上記インシュレータの挿嵌孔に先端側から挿入し、上記ヒータホルダの上記係止部を上記インシュレータの先端側端面に当接させて係止することを特徴とするガスセンサの製造方法。
7. 請求項６に記載のガスセンサの製造方法において、上記ヒータホルダの上記本体部は、軸方向に伸びる背骨部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に上記背骨部から伸びる一対の上記挿嵌部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に上記背骨部から伸びる一対の上記把持部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に上記背骨部から伸びる一対の上記素子固定部と、上記背骨部から上記ガスセンサの径方向に伸びる一対の上記係止部とを有し、上記挿嵌部、上記把持部、及び上記素子固定部は、上記背骨部と対向する側面が同一方向に開口する開口部を有しており、上記ヒータホルダの上記開口部から上記ヒータを側面から挿入することにより、上記ヒータホルダに上記ヒータを組み付けることを特徴とするガスセンサの製造方法。

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