JP2014199247A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】グロメットの熱劣化を抑制すると共に、セパレータの周方向の回転を容易に規制することができるガスセンサを提供する。
【解決手段】電極取り出し部を有するセンサ素子と、鍔部７０ｄを有し、電極取り出し部を囲むと共に主体金具と離間する筒状のセパレータ７０と、セパレータを覆い主体金具に接続される筒状の外筒であって、セパレータの後端向き面７０ａに当接してセパレータの後端側への移動を規制する内側凸部を有する外筒と、セパレータの後端側に配置され、該セパレータと離間しつつ外筒の後端に収容されるシール部材５と、鍔部の先端向き面の少なくとも一部をなす当接面７０ｂに当接しつつ外筒に固定される環状の留め金具８０と、を備えるガスセンサであって、セパレータには、自身の周方向の回転を規制する回転規制部７０ｆが形成されており、留め金具には回転規制部と当接する係合部８０ｆが形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、センサ素子の後端をセパレータに収容した構成を有し、特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサに関する。

自動車エンジン等の内燃機関の燃費向上や燃焼制御を行うガスセンサとして、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサや空燃比センサが知られている。
このようなガスセンサとして、特定ガスの濃度検出を行うセンサ素子を主体金具に保持し、センサ素子の後端側の表面に配置された電極取出部（電極パッド）を筒状のセラミック製セパレータで囲んだ構造が一般的に用いられている。そして、セパレータに取付けられた端子金具がセンサ素子の各電極パッドにそれぞれ電気的に接続され、セパレータよりも後端側にはゴム製のグロメット（シール部材）が配置され、セパレータ及びグロメットが金属製の外筒に覆われている。又、端子金具にはリード線が接続され、リード線はグロメットの貫通孔を通して外部に引き出される。
そして、外筒の後端側を加締めることにより、グロメットがセパレータに向かって押圧され、グロメットとセパレータの先端側の保持金具との間でセパレータが保持されるようになっている。

特開２０１０−２７６４５２号公報

しかしながら、ゴム製のグロメットが経年変化すると弾力が低下し、押圧力が弱くなってセパレータの保持力が低下する場合がある。そうした場合、セパレータとグロメットとの摩擦力が弱くなってしまい、セパレータが周方向に回転するおそれがある。
又、高温の排気ガスに晒されるセンサ素子からの熱がセパレータに伝わるため、セパレータも高温となる。そのため、セパレータをグロメットで押圧する構造を採ると、セパレータの熱がグロメットに伝わってグロメットの劣化を早めるおそれがある。
又、特許文献１記載の技術の場合、セパレータを先後２つに分割し、各セパレータを先後方向から２つの保持金具で挟むようにして保持しているが、セパレータや保持金具の部品点数が増える。
一方、単にグロメットをセパレータから離間させて熱の伝達を防止しようとすると、セパレータがグロメットで保持されないために周方向に回転し、端子金具と電極パッドとの接続に影響を与えたり、リード線を損傷させるおそれがある。
そこで、本発明は、シール部材の熱劣化を抑制すると共に、セパレータの周方向の回転を容易に規制することができるガスセンサの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、軸線方向に延び、先端側に検出部を有するセンサ素子と、前記センサ素子の外周面を囲む筒状の主体金具と、鍔部を有し、前記センサ素子を囲むと共に前記主体金具と離間する筒状のセパレータと、前記セパレータを覆い前記主体金具の後端側に配置される筒状の外筒であって、前記セパレータの後端向き面に当接して前記セパレータの後端側への移動を規制する内側凸部を有する外筒と、前記セパレータの後端側に配置され、該セパレータと離間しつつ前記外筒の後端側に収容されるシール部材と、前記鍔部の先端向き面の少なくとも一部をなす当接面に当接しつつ前記外筒に固定される環状の留め金具と、を備えるガスセンサであって、前記セパレータには、自身の周方向の回転を規制する回転規制部が形成されており、前記留め金具には前記回転規制部と当接する係合部が形成されていることを特徴とする。
このガスセンサによれば、シール部材をセパレータから離間させてシール部材の熱劣化を抑制することができる。又、シール部材の代わりに、外筒の内側凸部がセパレータの後端向き面に当接してセパレータの後端側への移動を規制するので、留め金具と内側凸部との間にセパレータを容易かつ確実に保持することができる。さらに、留め金具とセパレータとに、それぞれ係合部と回転規制部を設けることで、回転規制のために別部材を用意しなくとも、シール部材をセパレータから離間させたことに起因するセパレータの周方向の回転を容易に規制することができる。

請求項１記載のガスセンサにおいて、前記鍔部の前記先端向き面には、前記当接面が周方向に断続して複数形成されると共に、前記回転規制部は隣接する前記当接面同士の間に形成されていてもよい。
このガスセンサによれば、係合部と回転規制部が周方向に複数当接するので、セパレータの周方向の回転をより確実に規制することができる。

請求項１記載のガスセンサにおいて、さらに、前記外筒の内側に配置され、軸線方向に延びる筒状部、及び該筒状部から径方向内側に延出する延出部を有すると共に、自身の先端向き面が前記セパレータの後端向き面に当接する内筒を備え、前記シール部材の先端向き面が前記内筒の前記延出部に当接するようにしてもよい。
このガスセンサによれば、シール部材とセパレータとの間に内筒が配置されているが、内筒とセパレータとの間の接触面積は小さい。このため、セパレータからシール部材への熱の伝達は減少し、シール部材の熱劣化を抑制することができる。又、内筒を介してセパレータをシール部材で先端側に押圧するので、留め金具と内筒との間にセパレータを容易かつ確実に保持することができる。

又、本発明のガスセンサは、先端側に検出部を有するセンサ素子と、前記センサ素子の外周面を囲む筒状の主体金具と、鍔部を有し、前記センサ素子を囲むと共に前記主体金具と離間する筒状のセパレータと、前記セパレータを覆い前記主体金具の後端側に配置される筒状の外筒と、前記外筒の内側に配置され、軸線方向に延びる筒状部、及び該筒状部から径方向内側に延出する延出部を有すると共に、自身の先端向き面が前記セパレータの後端向き面に当接する内筒と、自身の先端向き面が前記内筒の前記延出部に当接し、該セパレータと離間しつつ前記外筒の後端側に収容されるシール部材と、前記鍔部の先端向き面の少なくとも一部をなす当接面に当接しつつ前記外筒に固定される環状の留め金具と、を備えるガスセンサであって、前記セパレータには、自身の周方向の回転を規制する回転規制部が形成されており、前記内筒には前記回転規制部と当接する係合部が形成されていることを特徴とする。
このガスセンサによれば、シール部材とセパレータとの間に内筒が配置されているが、内筒とセパレータとの間の接触面積は小さい。このため、セパレータからシール部材への熱の伝達は減少し、シール部材の熱劣化を抑制することができる。又、内筒を介してセパレータをシール部材で先端側に押圧してセパレータの後端側への移動を規制するので、留め金具と内筒との間にセパレータを容易かつ確実に保持することができる。さらに、内筒とセパレータとに、それぞれ係合部と回転規制部を設けることで、回転規制のために別部材を用意しなくとも、シール部材をセパレータから離間させたことに起因するセパレータの周方向の回転を容易に規制することができる。

請求項４記載のガスセンサにおいて、前記セパレータの前記後端向き面には、前記当接面が周方向に断続して複数形成されると共に、前記回転規制部は隣接する前記当接面同士の間に形成されていてもよい。
このガスセンサによれば、係合部と回転規制部が周方向に複数当接するので、セパレータの周方向の回転をより確実に規制することができる。

本発明のガスセンサにおいて、前記シール部材は、軸線方向に貫通する通気孔を有し、前記通気孔には、自身の先端向き面が前記内筒の前記延出部に当接する撥水性の通気フィルタが挿入されるようにしてもよい。
また、前記内筒の前記延出部は前記通気孔に連通する貫通孔を有し、前記通気孔には、筒状のフィルタ留め金具がさらに挿入され、前記貫通孔と前記フィルタ留め金具の内部空間とが連通しつつ、前記フィルタ留め金具の先端向き面が前記内筒の前記延出部に当接するようにしてもよい。
さらに、前記通気フィルタは、前記フィルタ留め金具の外側を覆うシート状のフィルタであり、前記フィルタ留め金具は、径方向外側に突出するフランジ部を自身の先端側に備え、前記フランジ部の先端向き面が前記内筒の前記延出部に当接するようにしてもよい。

このガスセンサによれば、外部からシール部材内の通気フィルタを介して基準ガス（大気）をガスセンサ内に導入する際、通気フィルタやフィルタ留め金具、そのフランジ部の先端向き面に内筒の延出部を当接させることで、シール部材内に配置した通気フィルタやフィルタ留め金具の先端側への脱落を防止することができる。

この発明によれば、ガスセンサにおけるシール部材の熱劣化を抑制すると共に、セパレータの周方向の回転を容易に規制することができる。

本発明の第１の実施形態に係るガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。 セパレータ、留め金具の分解斜視図である。 セパレータと留め金具との係合状態を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。 セパレータ、留め金具及び内筒の分解斜視図である。 セパレータと内筒との係合状態を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態に係るガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。 セパレータ、留め金具及び内筒の分解斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係るガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。 第２の実施形態の変形例のセパレータ及び内筒の分解斜視図である。 第２の実施形態の別の変形例のセパレータ及び内筒の分解斜視図である。 第１の実施形態の変形例のセパレータの分解斜視図である。 第１の実施形態の別の変形例のセパレータの分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
まず、図１〜図３を参照し、本発明の第１の実施形態に係るガスセンサ（酸素センサ）１００について説明する。図１はガスセンサ１００の軸線Ｏ方向に沿う断面図、図２はセパレータ７０、留め金具８０の分解斜視図、図３はセパレータ７０と留め金具８０との係合状態を示す平面図である。なお、図１の下側（センサ素子１０の検出部１０ａが位置する側）を「先端側」と称し、上側（センサ素子１０の電極取出部（電極パッド）１０ｅが位置する側）を「後端側」と称する。

ガスセンサ１００は、センサ素子１０を組み付けたアッセンブリである。ガスセンサ１００は、軸線Ｏ方向（図１の上下方向）に延びる板状のセンサ素子１０と、自動車エンジンの排気管に固定される主体金具２とを備えている。主体金具２は略円筒状をなし、排気管に固定されるためのねじ部２４が外表面に形成される一方、内孔２５を有し、内孔２５から径方向内側に突出する棚部２ｐを先端側に有している。そして、主体金具２はセンサ素子１０を内孔２５内に収容すると共に、センサ素子１０の先端側に設けられた検出部１０ａと後端側に設けられた電極パッド１０ｅをそれぞれ主体金具２から突出させた状態で、センサ素子１０を保持している。また、主体金具２の内周面とセンサ素子１０の外周面との間には、センサ素子１０の外周面を囲むセラミック製の環状の保持部材２１、粉末充填材（滑石リング）２２、２３、およびセラミック製のスリーブ３０がこの順に検出部１０ａ側から積層されている。そして、主体金具２の後端部２ａを加締めてスリーブ３０を先端側に押し付けることにより、保持部材２１が棚部２ｐに係止されつつ滑石リング２２，２３が押し潰れて内孔２５内に充填され、センサ素子１０が主体金具２内の所定位置にしっかりと固定される。滑石リング２２，２３としては、滑石（セラミック粉末）、ガラス（ケイ酸ガラスまたはケイ酸塩ガラス等のケイ酸化合物）を挙げることができる。
なお、保持部材２１及び滑石リング２２は金属カップ２０を介して主体金具２の内孔２５内に収容されている。

また、主体金具２の先端側外周には、センサ素子１０の検出部１０ａを囲む金属製の外部プロテクタ４および内部プロテクタ３が取り付けられている。
なお、この例ではセンサ素子１０は、固体電解質層表面に一対の電極を配置した構成の酸素センサ素子になっていて、又、セルを活性化させるためのヒータや、固体電解質層を保護するための絶縁層（アルミナ等）が積層されている。さらに、センサ素子１０の検出部１０ａの表面を多孔質保護層１２が覆っている。

一方、センサ素子１０の後端側の両板面にそれぞれ設けられた電極パッド１０ｅ（この例では各面に２個ずつ計４個）は、円筒状のセラミック製セパレータ７０で囲まれている。後述するように、セパレータ７０は、センサ素子１０の挿通孔７０ｈを中心に有すると共に、この挿通孔７０ｈに連通して複数の端子金具６０（この例では４個）をそれぞれ収容する空孔７１ｈ（図２参照、この例では４個）を有している。そして、それぞれ仕切られた空孔７１ｈに各端子金具６０が絶縁を確保してそれぞれ取付けられ、端子金具６０がセンサ素子１０の各電極パッド１０ｅにそれぞれ電気的に接続されている。
セパレータ７０は、先端側に本体部７０ｃが設けられると共に、後端側には、本体部７０ｃから拡径するように突出する鍔部７０ｄが設けられている。そして、本体部７０ｃと鍔部７０ｄとは、先端に向かって縮径する先端向き面７０ｂ（テーパー面）により繋がっている。

セパレータ７０の後端には、円筒状でゴム製のシール部材（グロメット）５がセパレータ７０と離間して配置され、セパレータ７０とグロメット５が金属製の外筒９０に覆われている。外筒９０の軸線Ｏ方向中央付近には、セパレータ７０を保持する環状の留め金具８０が加締め固定され、さらに外筒９０の上記加締め部より後端部が後端側へ向かって縮径して内側凸部９０ａを形成している。図２に示すように、留め金具８０は金属製で略円筒状をなし、その後端縁から内面に向かって折り返し面８０ｂを有する長片８０ｓを周方向に等間隔で複数（この例では６個）有している。
そして、留め金具８０の折り返し面８０ｂがセパレータ７０の先端向き面７０ｂに嵌め込まれると共に、内側凸部９０ａ（の先端向き面）がセパレータ７０の後端向き面７０ａに係止する。これにより、セパレータ７０が先端側と後端側の上下で軸線Ｏ方向に挟まれつつ、軸線Ｏ方向に主体金具２（の後端部２ａ）と離間して保持される。又、長片８０ｓは本体部７０ｃに当接し、長片８０ｓの弾性力により、外筒９０に加えられた衝撃がセパレータ７０に直接伝わらないようになっている。

セパレータ７０内に保持された各端子金具６０は先端で内側に折り返され、折り返し部分がセンサ素子１０の各電極パッド１０ｅに電気的に接続するようになっている。一方、各端子金具６０の後端側はセパレータ７０の後端から突出する圧着部６５になっている。圧着部６５は自身の内側にリード線６８を加締め接続している。各リード線６８は、グロメット５のそれぞれ別個の貫通孔５ｈ（図２参照）を通されて外部に引き出されている。
さらに、外筒９０の後端側が加締められ、グロメット５が外筒９０内に保持されている。このようにして内部にセパレータ７０及びグロメット５を保持した外筒９０は、主体金具２の後端側に嵌合され、嵌合部を全周溶接して両者が接続される。

次に、図２を参照し、セパレータ７０及び留め金具８０の詳細な構成について説明する。
図２に示すように、セパレータ７０の鍔部７０ｄの先端向き面７０ｂは、留め金具８０（の折り返し面８０ｂ）との当接面となっている。又、先端向き面７０ｂは周方向に断続して複数形成され（この例では６個）、隣接する先端向き面（当接面）７０ｂ同士の間には、先端向き面７０ｂよりも後端側に凹むテーパー面をなす凹面７０ｅが形成されている。そして、先端向き面７０ｂと凹面７０ｅとは周方向に交互に配置され、凹面７０ｅも複数形成されている（この例では６個）。
凹面７０ｅは鍔部７０ｄから先端に向かって縮径して本体部７０ｃに繋がっている。そして、凹面７０ｅと、隣接する先端向き面７０ｂとの間には、軸線Ｏ方向に平行な段部をなす回転規制部７０ｆが形成されている。なお、回転規制部７０ｆは、先端向き面（当接面）７０ｂの周方向に対して直角をなしているが、当接面７０ｂの周方向に対して角度を持っていれば（平行でなければ）よく、直角でなくてもよい。
一方、留め金具８０の隣接する長片８０ｓ同士の間には、折り返し面８０ｂよりも径方向内側に延びる縁部８０ｅが形成されている。そして、折り返し面８０ｂと縁部８０ｅとは周方向に交互に配置され、縁部８０ｅも複数形成されている（この例では６個）。そして、縁部８０ｅの長片８０ｓに向く側端は、当接面７０ｂの周方向に対して角度を持った係合部８０ｆを形成する。

そして、図３に示すように、留め金具８０の折り返し面８０ｂにセパレータ７０の先端向き面７０ｂを嵌め込むと、凹面７０ｅに縁部８０ｅが入り込み、係合部８０ｆが回転規制部７０ｆに当接（嵌合）する。ここで、留め金具８０自身は外筒９０に固定されているため、留め金具８０によってセパレータ７０の周方向の回転が規制される。なお、図３のハッチングはセパレータ７０を示す。
なお、本発明においては、セパレータ７０の周方向の回転を完全に防止しなくてもよく、端子金具６０と電極パッド１０ｅとの接続に影響を与えない程度の角度で周方向にセパレータ７０が多少回転してもよい。この場合、周方向にて凹面７０ｅに縁部８０ｅがぴったりと嵌合せず、両者が周方向に多少の遊びＧを設けて遊嵌され、周方向に多少回転したときに係合部８０ｆに回転規制部７０ｆが当接することになるが、工作精度等を考慮すれば、かかる遊びを設けてもよい。
又、本実施形態では、留め金具８０の折り返し面８０ｂとセパレータ７０の先端向き面７０ｂとが当接せずに隙間Ｈを生じるように配置されており、少なくとも凹面７０ｅが縁部８０ｅに当接していればよい。

以上のように、本実施形態においては、グロメット５をセパレータ７０から離間させてグロメット５の熱劣化を抑制することができる。又、グロメット５を押圧する代わりに、外筒９０の内側凸部９０ａがセパレータ７０の後端向き面７０ａを先端側へ押圧するので、留め金具８０と内側凸部９０ａとの間にセパレータ７０を容易かつ確実に保持することができる。さらに、留め金具８０とセパレータ７０とに、それぞれ係合部８０ｆと回転規制部７０ｆを設けることで、回転規制のために別部材を用意しなくとも、グロメット５をセパレータ７０から離間させたことに起因するセパレータ７０の回転を容易に規制することができる。

次に、図４〜図６を参照し、本発明の第２の実施形態に係るガスセンサ（酸素センサ）１１０について説明する。図４はガスセンサ１１０の軸線Ｏ方向に沿う断面図、図５はセパレータ７５、留め金具８０及び内筒４０の分解斜視図、図６はセパレータ７５と内筒４０との係合状態を示す平面図である。
なお、第２の実施形態に係るガスセンサ１１０において、第１の実施形態に係るガスセンサ１００と同一の構成部分については同一符号を付して説明を省略する。一方、ガスセンサ１１０は、内筒４０を有する点、外筒９０が内側凸部９０ａを有しない点、並びにセパレータ７５及びシール部材（グロメット）５０の構成が第１の実施形態に係るガスセンサ１００と異なっている。

図４において、外筒９０の内側におけるグロメット５０とセパレータ７５の間には、金属製で後端側が閉じた有底円筒状の内筒４０が配置されている。内筒４０は軸線方向に延びる筒状部、及び、該筒状部の後端側にて径方向内側に延出する延出部４０ａを有し、内筒４０の先端側には径方向外側に突出するフランジ部４０ｇが形成されている（図５参照）。フランジ部４０ｇの先端向き面４０ｂ（図５）はセパレータ７５の後端向き面７５ａに当接し、延出部４０ａはグロメット５０の先端向き面５０ａに当接している。そして、外筒９０の後端側が加締められ、グロメット５０が外筒９０内に保持されると共に、グロメット５０が内筒４０をセパレータ７５に向かって押圧して内筒４０が外筒９０内に保持されている。
そして、留め金具８０の縁部８０ｅがセパレータ７５の先端向き面（当接面）７５ｂに係止すると共に、内筒４０の先端向き面４０ｂがセパレータ７５の後端向き面７５ａに係止する。これにより、セパレータ７５が先端側と後端側の上下で軸線Ｏ方向に挟まれつつ、軸線Ｏ方向に主体金具２（の後端部２ａ）と離間して保持される。
図５に示すように、セパレータ７５は、セパレータ７０と同様、先端側に本体部７５ｃが設けられると共に、後端側には、本体部７５ｃから拡径するように突出する鍔部７５ｄが設けられている。そして、本体部７５ｃと鍔部７５ｄとは、先端に向かって縮径する先端向き面７５ｂ（テーパー面）により繋がっている。又、セパレータ７５は、センサ素子１０の挿通孔７５ｈを中心に有すると共に、この挿通孔７５ｈに連通して複数の端子金具６０（この例では４個）をそれぞれ収容する空孔７５ｋ（この例では４個）を有している。
以上のように、第２の実施形態においては、グロメット５０とセパレータ７５との間に内筒４０が配置されているが、内筒４０とセパレータ７５との間の接触面積は小さい。このため、セパレータ７０からグロメット５０への熱の伝達は減少し、グロメット５０の熱劣化を抑制することができる。又、内筒４０を介してセパレータ７５をグロメット５０で先端側に押圧するので、留め金具８０と内筒４０との間にセパレータ７５を容易かつ確実に保持することができる。なお、縁部８０ｅは先端向き面（当接面）７５ｂに当接するが、折り返し面８０ｂは先端向き面７５ｂと隙間を設けて配置されている。これは、折り返し面８０ｂが先端向き面７５ｂと当接すると、ガスセンサの使用時のセパレータ７５の振動等によって折り返し面８０ｂが影響を受けるためである。

一方、第２の実施形態においては、留め金具８０には、回転規制部及び係合部が形成されていない。又、内筒４０の先端向き面４０ｂとセパレータ７５との接触面積は小さく、両者の摩擦抵抗も小さいため、内筒４０の押圧力だけではセパレータ７５の周方向の回転を規制することはできない。
そこで、第２の実施形態では、図５に示すようにセパレータ７５と内筒４０とに、それぞれ回転規制部７５ｆ及び係合部４０を設ける。なお、内筒４０はグロメット５０の先端向き面５０ａと広い面積で接触しているので、グロメット５０との摩擦力によって内筒４０自身は周方向に（ほとんど）回転しない。そのため、内筒４０によってセパレータ７５の周方向の回転が規制される。

具体的には、図５に示すように、セパレータ７５の後端向き面７５ａの外周縁には、周方向に等間隔に複数の矩形片７５ｅ（この例では６個）が形成されている。そして、矩形片７５ｅの側壁７５ｆは、先端向き面（当接面）７５ｂの周方向に対して直角をなし、「当接面７５ｂの周方向に対して角度を持った」回転規制部をなしている。但し、回転規制部７５ｆは、先端向き面（当接面）７５ｂの周方向に対して角度を持っていれば（平行でなければ）よく、直角でなくてもよい。
一方、内筒４０のフランジ部４０ｇは、径方向内側に凹む複数の切欠き部４０ｎ（この例では６個）を周方向に等間隔で有し、フランジ部４０ｇは平面から見て花びら状になっている。そして、切欠き部４０ｎの側端は、当接面７５ｂの周方向に対して角度を持った係合部４０ｆを形成する。

そして、図６に示すように、内筒４０をセパレータ７０の後端向き面７５ａに設置すると、切欠き部４０ｎの内側に矩形片７５ｅが入り込み、回転規制部７５ｆが係合部４０ｆに当接（嵌合）する。ここで、内筒４０自身は周方向に（ほとんど）回転しないため、内筒４０によってセパレータ７５の周方向の回転が規制される。なお、図６のハッチング部分はフランジ部４０ｇを示す。
第２の実施形態においても、セパレータ７５が周方向に多少回転してもよい。この場合、周方向にて矩形片７５ｅが切欠き部４０ｎにぴったりと嵌合せず、両者の間に多少遊びＧを設けて遊嵌してもよい。又、径方向に矩形片７５ｅが切欠き部４０ｎに当接せずに隙間Ｈを生じてもよい。

以上のように、第２の実施形態においては、グロメット５０とセパレータ７５との間に内筒４０が介装され、セパレータ７５からグロメット５０への熱の伝達が減少するので、グロメット５０の熱劣化を抑制することができる。又、内筒４０を介してセパレータ７５をグロメット５０で先端側に押圧するので、留め金具８０と内筒４０との間にセパレータ７５を容易かつ確実に保持することができる。さらに、内筒４０とセパレータ７５とに、それぞれ係合部４０ｆと回転規制部７５ｆを設けることで、回転規制のために別部材を用意しなくとも、グロメット５０をセパレータ７５から離間させたことに起因するセパレータ７５の回転を容易に規制することができる。

なお、図５に示すように、第２の実施形態において、グロメット５０の中心には軸線Ｏ方向に貫通する通気孔５０ｈが形成され、通気孔５０ｈには、筒状のフィルタ留め金具５５と、フィルタ留め金具５５の外側を覆う撥水性の通気フィルタ５２が挿入されている。これにより、グロメット５０の外部から基準ガス（大気）をガスセンサ内に導入可能になっている。通気フィルタ５２はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂からなり、水滴を通さず大気を通すことができる。
フィルタ留め金具５５は、金属製で後端側が閉じた有底円筒状をなしている。フィルタ留め金具５５の後端向き面には中心孔５５ｈが形成され、中心孔５５ｈから通気フィルタ５２を介して基準大気がガスセンサ内に流入する。一方、フィルタ留め金具５５の先端側には径方向外側に突出するフランジ部５５ｆが形成されている。又、グロメット５０の先端向き面５０ａ側にて、通気孔５０ｈの周縁が後端側へ凹んで凹部５０ａ１を形成し、フランジ部５５ｆの後端向き面５５ａが凹部５０ａ１に当接し（凹部５０ａ１に収容され）、フィルタ留め金具５５の後端側への脱落を防止する。

一方、フィルタ留め金具５５の先端側への脱落は、凹部５０ａ１とフランジ部５５ｆとの間の摩擦力によって防止されるが、ガスセンサ使用時の振動等によってフィルタ留め金具５５が先端側へ脱落するおそれがある。そこで、フランジ部５５ｆの先端向き面５５ｂに内筒４０の延出部４０ａを当接させることで、フィルタ留め金具５５の先端側への脱落を防止することができる。
なお、内筒４０の延出部４０ａには、フィルタ留め金具５５の内面に連通する貫通孔４０ｈを設けるが、フィルタ留め金具５５が貫通孔４０ｈを通って脱落しないよう、貫通孔４０ｈがフランジ部５５ｆと完全に重ならないようにする必要がある。本実施形態では、フランジ部５５ｆの直径が貫通孔４０ｈの孔径よりも大きく形成されているため、フィルタ留め金具５５が貫通孔４０ｈを通って脱落することを防止している。
又、各リード線６８は、内筒４０の延出部４０ａを貫通するリード孔４０ｈ、及びグロメット５０のリード孔５１ｈを通されて外部に引き出される。

次に、図７、図８を参照し、本発明の第３の実施形態に係るガスセンサ（酸素センサ）１２０について説明する。図７はガスセンサ１２０の軸線Ｏ方向に沿う断面図、図８はセパレータ７０、留め金具８０及び内筒４５の分解斜視図である。
なお、第３の実施形態に係るガスセンサ１２０において、第１の実施形態に係るガスセンサ１００及び第２の実施形態に係るガスセンサ１１０と同一の構成部分については同一符号を付して説明を省略する。

ガスセンサ１２０は、ガスセンサ１００、１１０を組み合わせた構成になっている。
つまり、ガスセンサ１２０は、ガスセンサ１００と同一のセパレータ７０及び留め金具８０を有しており、第１の実施形態と同様、留め金具８０とセパレータ７０とにそれぞれ設けた係合部８０ｆと回転規制部７０ｆとにより、セパレータ７０の回転を容易に規制することができる。
又、ガスセンサ１２０は、ガスセンサ１１０の内筒４０と同様の内筒４５を有しており、内筒４５の後端側には筒状部から径方向内側に延出する延出部４５ａが形成され、内筒４５の先端側には径方向外側に突出するフランジ部４５ｇが形成されている。このため、第２の実施形態と同様、グロメット５０とセパレータ７０との間に内筒４５が介装され、セパレータ７０からグロメット５０への熱の伝達が減少するので、グロメット５０の熱劣化を抑制することができる。又、内筒４５を介してセパレータ７０をグロメット５０で先端側に押圧するので、留め金具８０と内筒４５との間にセパレータ７０を容易かつ確実に保持することができる。
さらに、第１の実施形態と同様、外筒９０に内側凸部９０ａを設けているので、内側凸部９０ａによってもセパレータ７０を先端側に押圧し、セパレータ７０をより安定して保持することができる。

但し、フランジ部４５ｇには切欠き部は形成されず、内筒４５は係合部を有していないので、内筒４５はセパレータ７０の回転を規制する機能を持っていない。
なお、内筒４５の延出部４５ａには、内筒４０と同様に、フィルタ留め金具５５の内面に連通する貫通孔４５ｈと、各リード線６８を通すためのリード孔４５ｋとが形成されている。第３の実施形態においても、フランジ部５５ｆの先端向き面５５ｂ（図５参照）に内筒４５の延出部４５ａを当接させることで、フィルタ留め金具５５の先端側への脱落を防止することができる。

次に、図９を参照し、本発明の第４の実施形態に係るガスセンサ（酸素センサ）１３０について説明する。図９はガスセンサ１３０の軸線Ｏ方向に沿う断面図である。
なお、第４の実施形態に係るガスセンサ１２０において、ガスセンサ１００、１１０と同一の構成部分については同一符号を付して説明を省略する。

ガスセンサ１３０は、ガスセンサ１００、１１０を組み合わせた構成になっている。
つまり、ガスセンサ１２０は、ガスセンサ１１０と同一のセパレータ７５及び内筒４０を有しており、第２の実施形態と同様、内筒４０とセパレータ７５とにそれぞれ設けた係合部４０ｆと回転規制部７５ｆとにより、セパレータ７５の回転を容易に規制することができる。
又、第２の実施形態と同様、グロメット５０とセパレータ７５との間に内筒４０が介装され、セパレータ７５からグロメット５０への熱伝達が減少するので、グロメット５０の熱劣化を抑制することができる。又、内筒４０を介してセパレータ７５をグロメット５０で先端側に押圧するので、留め金具８０と内筒４０との間にセパレータ７５を容易かつ確実に保持することができる。
さらに、第１の実施形態と同様、外筒９０に内側凸部９０ａを設けているので、内側凸部９０ａによってもセパレータ７５を先端側に押圧し、セパレータ７５をより安定して保持することができる。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。例えば、セパレータ及び内筒の形状は上記に限定されない。
又、センサとしては、酸素センサの他、ＮＯｘセンサ、ＨＣ、Ｈ_２等のガス濃度を測定するためのガスセンサに適用することもできる。
内筒４０の延出部４０ａの位置も筒状部の後端に限定されない。
又、通気フィルタ５２もシート状に限定されず、例えば円柱状や円筒状であってもよい。又、フィルタ留め金具５５の直径が貫通孔４０ｈの孔径よりも大きく形成されていれば、フランジ部５５ｆは省略してもよい。この場合、フィルタ留め金具５５の先端縁が内筒４０の延出部４０ａに当接する。

例えば、第２の実施形態の変形例として、図１０に示すようなセパレータ７６及び内筒４６を用いてもよい。
図１０において、セパレータ７６は、セパレータ７５と同様、先端側に本体部７６ｃが設けられると共に、後端側には、本体部７６ｃから拡径するように突出する鍔部７６ｄが設けられている。そして、本体部７６ｃと鍔部７６ｄとは、先端に向かって縮径する先端向き面７６ｂ（テーパー面）により繋がっている。先端向き面７６ｂは、留め金具８０の縁部８０ｅ（図示せず）に係止する。そして、セパレータ７６の後端向き面７６ａの外周縁には、互いに１８０度の位置に１対の矩形片７６ｅが形成され、各矩形片７６ｅの同じ向き（図１０の紙面奥側）の側壁７６ｆは、先端向き面（当接面）７６ｂの周方向に対して直角をなし、「周方向に当接面７６ｂと角度を持った」回転規制部をなしている。
一方、内筒４６は内筒４０と同様の有底円筒状をなし、内筒４６の先端側にはそれぞれ径方向外側に突出する第１フランジ部４６ｇ１及び第２フランジ部４６ｇ２が形成されている。第１フランジ部４６ｇ１及び第２フランジ部４６ｇ２はそれぞれ半円弧状をなし、第１フランジ部４６ｇ１は第２フランジ部４６ｇ２よりも径大となっている。そして、第１フランジ部４６ｇ１と第２フランジ部４６ｇ２との境界部分の側端は、当接面７６ｂの周方向に対して直角に向く係合部４６ｆを形成する。
従って、内筒４６をセパレータ７６の後端向き面７６ａに設置すると、１対の矩形片７６ｅの紙面奥側に第１フランジ部４６ｇ１が位置し、回転規制部７６ｆが係合部４６ｆに当接する。そのため、セパレータ７６の周方向の回転が規制される。

又、第２の実施形態の変形例として、図１１に示すようなセパレータ７７及び内筒４７を用いてもよい。
図１１において、セパレータ７７は、セパレータ７５と同様、先端側に本体部７７ｃが設けられると共に、後端側には、本体部７７ｃから拡径するように突出する鍔部７７ｄが設けられている。そして、本体部７７ｃと鍔部７７ｄとは、先端に向かって縮径する先端向き面７７ｂ（テーパー面）により繋がっている。先端向き面７７ｂは、留め金具８０の縁部８０ｅ（図示せず）に係止する。そして、セパレータ７７の後端向き面７７ａの外周縁から先端側に向かい互いに１８０度の位置から、セパレータ７７の側壁に沿って先端向き面７７ｂよりやや後端側まで、２つの溝７７ｓが削られている。そして、溝７７ｓの両側面が先端向き面（当接面）７７ｂの周方向に対して直角をなし、「当接面７７ｂの周方向に対して角度を持った」回転規制部をなしている。
一方、内筒４７は内筒４０と同様の有底円筒状をなし、内筒４７の先端側には径方向外側に突出するフランジ部４７ｇが形成されている。そして、フランジ部４７ｇの互いに１８０度の位置に対向する１対の部分がコの字状に切り抜かれ、切り抜き部分が先端に向かって折り曲げられて長片４７ｓを有している。長片４７ｓの両側端は、当接面７７ｂの周方向に対して直角に向く係合部４７ｆを形成する。
従って、内筒４７をセパレータ７７の後端向き面７７ａに設置すると、１対の溝７７ｓに各長片４７ｓが挿入され、回転規制部７７ｆが係合部４７ｆに当接する。そのため、セパレータ７７の周方向の回転が規制される。

第１の実施形態の変形例として、図１２に示すようなセパレータ７８を用いてもよい。
図１２において、セパレータ７８は、セパレータ７０と同様、先端側に本体部７８ｃが設けられると共に、後端側には、本体部７８ｃから拡径するように突出する鍔部７８ｄが設けられている。そして、本体部７８ｃと鍔部７８ｄとは、先端に向かって縮径する先端向き面７８ｂ（テーパー面）により繋がっている。先端向き面７８ｂは、留め金具８０の縁部８０ｅ（図示せず）に係止する当接面となっている。又、先端向き面（当接面）７８ｂの一箇所から先端向き面７８ｂよりも軸線Ｏ方向の後端側に凹むテーパー面をなす１個の凹面７８ｅが形成されている。
凹面７８ｅは鍔部７８ｄから先端に向かって縮径して本体部７８ｃに繋がっている。そして、凹面７８ｅと先端向き面７８ｂとの間には、軸線Ｏ方向に平行な内側凸部をなす１対の回転規制部７８ｆが形成されている。回転規制部７８ｆは、先端向き面（当接面）７８ｂの周方向に対して直角をなし、「当接面７８ｂの周方向に対して角度を持っている」。
そして、留め金具８０にセパレータ７８を嵌め込むと、凹面７８ｅに縁部８０ｅが入り込んで係止し、係合部８０ｆが回転規制部７８ｆに当接する。留め金具８０自身は外筒９０に固定されているため、セパレータ７８の周方向の回転が規制される。

第１の実施形態の変形例として、図１３に示すようなセパレータ７９を用いてもよい。
図１３において、セパレータ７９は、セパレータ７０と同様、先端側に本体部７９ｃが設けられると共に、後端側には、本体部７９ｃから拡径するように突出する鍔部７９ｄが設けられている。そして、本体部７９ｃと鍔部７９ｄとは、先端に向かって縮径する先端向き面７９ｂ（テーパー面）により繋がっている。先端向き面７９ｂは、留め金具８０の縁部８０ｅ（図示せず）に係止する当接面となっている。又、先端向き面（当接面）７９ｂよりも先端側の本体部７９ｃの一箇所に矩形片７９ｅが突設され、矩形片７９ｅの両側面が先端向き面（当接面）７９ｂの周方向に対して直角をなし、「当接面７９ｂの周方向に対して角度を持った」回転規制部７９ｆをなしている。
そして、留め金具８０にセパレータ７９を嵌め込むと、隣接する長片８０ｓの間に矩形片７９ｅが入り込み、回転規制部７９ｆが長片８０ｓの側端（係合部）８９ｆに当接する。留め金具８０自身は外筒９０に固定されているため、セパレータ７９の周方向の回転が規制される。

２ 主体金具
１０ センサ素子
１０ａ 検出部
４０、４５、４６、４７ 内筒
４０ａ、４５ａ 内筒の延出部
４０ｂ、４５ｂ 内筒の先端向き面
５、５０ シール部材（グロメット）
５０ａ シール部材（グロメット）の先端向き面
５０ｈ シール部材（グロメット）の通気孔
５２ 通気フィルタ
５５ フィルタ留め金具
５５ａ フランジ部の後端向き面
５５ｂ フランジ部の先端向き面
５５ｆ フィルタ留め金具のフランジ部
７０〜７９ セパレータ
７０ａ〜７９ａ セパレータの後端向き面
７０ｂ〜７９ｂ セパレータの当接面
７０ｄ〜７９ｄ セパレータの鍔部
７０ｆ〜７９ｆ 回転規制部
８０ 留め金具
４０ｆ、４６ｆ、４７ｆ、８０ｆ、８９ｆ 係合部
９０ 外筒
９０ａ 外筒の内側凸部
１００〜１３０ ガスセンサ
Ｏ 軸線方向

Claims (8)

1. 軸線方向に延び、先端側に検出部を有するセンサ素子と、
   前記センサ素子の外周面を囲む筒状の主体金具と、
   鍔部を有し、前記センサ素子を囲むと共に前記主体金具と離間する筒状のセパレータと、
   前記セパレータを覆い前記主体金具の後端側に配置される筒状の外筒であって、前記セパレータの後端向き面に当接して前記セパレータの後端側への移動を規制する内側凸部を有する外筒と、
   前記セパレータの後端側に配置され、該セパレータと離間しつつ前記外筒の後端側に収容されるシール部材と、
   前記鍔部の先端向き面の少なくとも一部をなす当接面に当接しつつ前記外筒に固定される環状の留め金具と、
   を備えるガスセンサであって、
   前記セパレータには、自身の周方向の回転を規制する回転規制部が形成されており、
   前記留め金具には前記回転規制部と当接する係合部が形成されていることを特徴とするガスセンサ。
2. 前記鍔部の前記先端向き面には、前記当接面が周方向に断続して複数形成されると共に、
   前記回転規制部は隣接する前記当接面同士の間に形成されている請求項１記載のガスセンサ。
3. さらに、前記外筒の内側に配置され、軸線方向に延びる筒状部、及び該筒状部から径方向内側に延出する延出部を有すると共に、自身の先端向き面が前記セパレータの後端向き面に当接する内筒を備え、
   前記シール部材の先端向き面が前記内筒の前記延出部に当接する請求項１記載のガスセンサ。
4. 先端側に検出部を有するセンサ素子と、
   前記センサ素子の外周面を囲む筒状の主体金具と、
   鍔部を有し、前記センサ素子を囲むと共に前記主体金具と離間する筒状のセパレータと、
   前記セパレータを覆い前記主体金具の後端側に配置される筒状の外筒と、
   前記外筒の内側に配置され、軸線方向に延びる筒状部、及び該筒状部から径方向内側に延出する延出部を有すると共に、自身の先端向き面が前記セパレータの後端向き面に当接する内筒と、
   自身の先端向き面が前記内筒の前記延出部に当接し、該セパレータと離間しつつ前記外筒の後端側に収容されるシール部材と、
   前記鍔部の先端向き面の少なくとも一部をなす当接面に当接しつつ前記外筒に固定される環状の留め金具と、
   を備えるガスセンサであって、
   前記セパレータには、自身の周方向の回転を規制する回転規制部が形成されており、
   前記内筒には前記回転規制部と当接する係合部が形成されていることを特徴とするガスセンサ。
5. 前記セパレータの前記後端向き面には、前記当接面が周方向に断続して複数形成されると共に、
   前記回転規制部は隣接する前記当接面同士の間に形成されている請求項４記載のガスセンサ。
6. 前記シール部材は、軸線方向に貫通する通気孔を有し、
   前記通気孔には、自身の先端向き面が前記内筒の前記延出部に当接する撥水性の通気フィルタが挿入されてなる請求項３〜５のいずれかに記載のガスセンサ。
7. 前記内筒の前記延出部は、前記通気孔に連通する貫通孔を有し、
   前記通気孔には、筒状のフィルタ留め金具がさらに挿入され、
   前記貫通孔と前記フィルタ留め金具の内部空間とが連通しつつ、前記フィルタ留め金具の先端向き面が前記内筒の前記延出部に当接する請求項６記載のガスセンサ。
8. 前記通気フィルタは、前記フィルタ留め金具の外側を覆うシート状のフィルタであり、
   前記フィルタ留め金具は、径方向外側に突出するフランジ部を自身の先端側に備え、
   前記フランジ部の先端向き面が前記内筒の前記延出部に当接する請求項７記載のガスセンサ。

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