JP2017134069A - センサ - Google Patents

Abstract

【課題】変形を伴う加工が可能な材料で形成された主体金具を備えつつ、耐熱性を向上できるセンサを提供する。【解決手段】ガスセンサ１は、主体金具３よりも耐熱性に優れる材料で形成された主体金具保護部材１０を備えることで、主体金具３のプロテクタ内部領域Ａ１のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域に、高温の測定対象物（排気ガス）が直接接触するのを抑制できる。つまり、ガスセンサ１は、変形を伴う加工（加締め加工など）が可能な材料（ＳＵＳ４３０）で主体金具３を形成しつつ、主体金具３のプロテクタ内部領域Ａ１のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域（プロテクタ固定部３ａの内面および先端面）が高温により腐食するのを抑制できるため、センサ全体としての耐熱性を向上できる。【選択図】 図１

Description

本発明は、検出部を備えるセンサ素子と、素子保持部材を介してセンサ素子を保持する主体金具と、センサ素子を覆う形状に形成されて主体金具に固定される素子プロテクタと、を備えるセンサに関する。

測定対象物の状態量（ガス濃度や温度など）を検出するセンサが知られている。センサは、例えば、検出部を備えるセンサ素子と、素子保持部材を介してセンサ素子を保持する主体金具と、センサ素子を覆う形状に形成されて主体金具に固定される素子プロテクタと、を備える（特許文献１）。

このようなセンサの一例として、測定対象ガスに含まれる特定ガスを検出するためのガスセンサが知られている。ガスセンサの用途としては、例えば、内燃機関の排気ガスに含まれる特定ガス（酸素、ＮＯｘなど）を検出する用途などが挙げられる。

測定対象物が高温である用途に用いるセンサについては、例えば、測定対象物に直接触れる部材である素子プロテクタを耐熱性に優れた材料で構成することで、耐熱性向上を図ることができる。

特開２００３−１８５６２０号公報

しかし、センサのうち素子プロテクタの耐熱性を向上できたとしても、主体金具が高温の測定対象物により腐食する虞がある。
つまり、主体金具の端部のうちセンサ素子の検出部が配置される側の端部は、測定対象物が直接接触することがあるため、高温の測定対象物によって腐食する虞がある。なお、主体金具の当該部位には、センサ素子を保護するための素子プロテクタが固定されている。そのため、主体金具の当該部位に腐食が発生して強度が低下した場合、素子プロテクタが脱落する可能性がある。

主体金具は、加締め加工などの変形を伴う加工により他部材を固定する構造を採る場合があり、そのような構造の主体金具において耐熱性向上のために耐熱性に優れた材料を採用した場合、変形を伴う加工が難しくなるという問題がある。

そこで、本発明は、変形を伴う加工が可能な材料で形成された主体金具を備えつつ、耐熱性を向上できるセンサを提供することを目的とする。

本発明の１つの局面におけるガスセンサは、センサ素子と、主体金具と、素子プロテクタと、主体金具保護部材と、を備える。
センサ素子は、軸線方向に延びる長尺形状に形成され、先端側に検出部を備える。

主体金具は、先端側開口部から後端側開口部に至る貫通孔を有する筒型形状に形成される。主体金具は、貫通孔に配置されたセンサ素子を素子保持部材を介して保持する。このとき、センサ素子は、主体金具の先端側開口部から検出部が突出する状態で貫通孔に配置される。

素子プロテクタは、測定対象物が通過する開口部を備えると共に、筒状に形成されている。素子プロテクタは、主体金具の先端側に固定される。
主体金具は、自身の外側表面に、素子プロテクタの後端部に対向するプロテクタ対向面を備えている。

センサは、主体金具保護部材を備える。主体金具保護部材は、素子プロテクタと共に主体金具の所定領域を覆う。
主体金具のうちプロテクタおよび主体金具保護部材により覆われる所定領域には、主体金具の先端面の少なくとも一部と、貫通孔の内面の少なくとも一部と、主体金具の先端面に連なる径方向外側表面の少なくとも一部と、が含まれる。

このようなセンサは、主体金具保護部材および素子プロテクタを備えることで、主体金具の所定領域（主体金具の先端面の少なくとも一部と、貫通孔の内面の少なくとも一部と、主体金具の先端面に連なる径方向外側表面の少なくとも一部）に、高温の測定対象物が直接接触するのを抑制できる。これにより、このセンサは、変形を伴う加工（加締め加工など）が可能な材料で主体金具を形成しつつ、主体金具の所定領域が高温により腐食するのを抑制できるため、センサ全体としての耐熱性を向上できる。

このセンサは、センサ素子の保護のために必要な素子プロテクタを利用しつつ、必要最小限の主体金具保護部材を設けることで、主体金具の保護を実現できる構成であるため、製造コストの大幅な増加を抑制しつつ、センサ全体の耐熱性を向上できる。

よって、このセンサによれば、変形を伴う加工が可能な材料で形成された主体金具を備えつつ、耐熱性を向上できる。
次に、上述のセンサにおいては、主体金具の貫通孔の内面のうち素子保持部材よりも先端側の領域と、主体金具の径方向外側表面のうち素子プロテクタに覆われる領域と、主体金具の先端面と、をプロテクタ内部領域と定義した場合に、主体金具保護部材および素子プロテクタは、主体金具のプロテクタ内部領域のうち少なくともプロテクタ対向面よりも先端側の領域を覆う構成であってもよい。

このようなセンサは、主体金具保護部材および素子プロテクタが主体金具のプロテクタ内部領域のうち少なくともプロテクタ対向面よりも先端側の領域を覆う構成であるため、主体金具のプロテクタ内部領域のうちプロテクタ対向面よりも先端側の領域に、高温の測定対象物が直接接触するのを抑制できる。これにより、このセンサは、変形を伴う加工（加締め加工など）が可能な材料で主体金具を形成しつつ、主体金具のプロテクタ内部領域が高温により腐食するのを抑制できるため、センサ全体としての耐熱性を向上できる。

特に、主体金具のうちプロテクタ対向面よりも先端側の部位は、センサの径方向への寸法拡大の制約があり、貫通孔の内面から外側表面に至る「厚さ寸法」を大きく確保することが難しいため、高温の影響により腐食などが生じると強度が低下して破損しやすい部分である。これに対して、主体金具保護部材および素子プロテクタが主体金具のプロテクタ内部領域のうち少なくともプロテクタ対向面よりも先端側の領域を覆う構成を採ることで、高温の影響による腐食を抑制でき、主体金具の破損を抑制できる。

次に、上述のセンサにおいては、主体金具保護部材は、センサ素子を挿通する挿通孔を有する筒型形状に形成されてもよい。
このような形状の主体金具保護部材は、センサ素子が挿通孔に挿通された状態で、主体金具の貫通孔の内部に配置することができ、プロテクタ内部領域のうちプロテクタ対向面よりも先端側の領域を少なくとも覆うことができる。

なお、筒型形状としては、段差部を介して径方向寸法が異なる部分が連結された多段型筒型形状であってもよいし、筒型部分に対して径方向外向きに突出する鍔部を有する鍔付き筒型形状であってもよい。

次に、上述のセンサにおいては、主体金具保護部材は、素子プロテクタの内面と周方向にわたり当接するプロテクタ当接部を備えてもよい。
プロテクタ当接部を備えることで、主体金具保護部材と素子プロテクタとの間に隙間が生じることを抑制でき、主体金具保護部材の外側を通じて測定対象物（ガスなど）が主体金具に到達することを抑制できる。

このように、主体金具保護部材がプロテクタ当接部を備えることで、測定対象物が主体金具に直接接触しがたくなり、より一層、高温による主体金具の腐食が抑制でき、主体金具の破損を抑制できる。

次に、上述のセンサにおいては、主体金具保護部材の後端側に、内向きに突出する内側突出部が備えられてもよい。
内側突出部を備えることで、主体金具保護部材の内部を後端側に向かって移動する測定対象物が内側突出部に衝突して、測定対象物の移動方向を変更できる。これにより、主体金具保護部材の内側を通じて測定対象物が主体金具に到達することを抑制できる。

このように、主体金具保護部材が内側突出部を備えることで、測定対象物が主体金具に直接接触しがたくなり、より一層、高温による主体金具の腐食が抑制でき、主体金具の破損を抑制できる。

次に、上述のセンサにおいては、主体金具保護部材は、主体金具よりも耐熱性に優れる材料で形成されてもよい。
これにより、測定対象物が主体金具の耐熱温度より高温となる用途であっても、主体金具保護部材によって主体金具の所定領域を保護することができ、主体金具の所定領域が高温により腐食するのを抑制できるため、センサ全体としての耐熱性を向上できる。

なお、「主体金具よりも耐熱性に優れる材料」とは、主体金具を形成する材料に比べて、高温に起因する腐食が生じにくい材料を意味している。
次に、上述のセンサにおいては、主体金具保護部材は、金属材料で形成されてもよい。

主体金具保護部材は、セラミックス材料などを用いて構成してもよいが、金属材料を用いることで、同等の強度を実現する際には、セラミックス材料などに比べて、主体金具保護部材の厚さ寸法を小さくできる。

これにより、主体金具保護部材とセンサ素子との距離が大きく確保でき、主体金具保護部材の温度（熱量）がセンサ素子に与える熱的な影響を抑制できる。
次に、上述のセンサにおいては、主体金具保護部材は、主体金具よりも耐食性の高い材料で形成されてもよい。

このような主体金具保護部材を備えることで、主体金具保護部材が測定対象物によって腐食するのを抑制できるとともに、主体金具が測定対象物によって腐食するのを抑制できる。

なお、主体金具は、Ｐｔのような触媒性の高い貴金属材料ではなく、ステンレスなどの触媒性の低い金属材料で構成される場合であっても、高温酸化や腐食が進んだ場合には、高温環境（例えば、６００℃以上）では触媒性を有する虞がある。特にステンレスの母材に使用される鉄が酸化すると、高温状態での触媒性が高くなり、ＨＣやアンモニアなどの可燃性ガスを燃焼する能力を持つ場合がある。そのため、高温酸化耐性や耐酸性などの腐食耐性に劣る金属材料を用いて主体金具を構成すると、主体金具の貫通孔における内壁表面が腐食されたのち剥がれ落ちる場合がある。振動、被水や結露により主体金具から剥がれた破片がセンサ素子の電極表面に付着すると、可燃性ガスの検出結果に影響を及ぼす虞がある。

そこで、上述のセンサにおいては、主体金具保護部材は、貫通孔の内面のうち素子保持部材よりも先端側の領域を覆うとともに、素子保持部材に当接するように構成されてもよい。

このような構成の主体金具保護部材を備えることで、貫通孔の内面が測定対象物に直接触れることが無くなり、主体金具が測定対象物によって腐食するのを抑制できる。これにより、腐食によって主体金具の一部が剥がれ落ちるのを抑制でき、剥がれた主体金具の破片がセンサ素子に付着するのを抑制できるため、破片の影響によりセンサ出力に誤差が生じることを抑制できる。

次に、上述のセンサにおいては、素子保持部材は、センサ素子に当接するセラミックホルダと、セラミックホルダよりも外側に配置されるとともに主体金具に当接する金属ホルダと、を備えて構成されてもよく、主体金具保護部材は、貫通孔の内面のうち素子保持部材よりも先端側の領域を覆うとともに、セラミックホルダおよび金属ホルダのうち少なくとも一方に当接するように構成されてもよい。

このような構成の素子保持部材および主体金具保護部材を備えることで、貫通孔の内面が測定対象物に直接触れることが無くなり、主体金具が測定対象物によって腐食するのを抑制できる。これにより、腐食により剥がれた主体金具の破片がセンサ素子に付着するのを抑制でき、破片の影響によりセンサ出力に誤差が生じることを抑制できる。

本発明のセンサによれば、変形を伴う加工が可能な材料で形成された主体金具を備えつつ、耐熱性を向上できる。

ガスセンサの全体構成を示す断面図である。 ガスセンサに用いられる検出素子の概略構造を表す斜視図である。 主体金具保護部材の外観を表す斜視図である。 第２ガスセンサのうち先端側領域の内部構造を表した断面図である。 第２主体金具保護部材の外観を表す斜視図である。 第３ガスセンサのうち先端側領域の内部構造を表した断面図である。 第３主体金具保護部材の外観を表す斜視図である。 第４ガスセンサのうち先端側領域の内部構造を表した断面図である。 第４主体金具保護部材の外観を表す斜視図である。 第５ガスセンサの全体構成を示す断面図である。 第６ガスセンサのうち先端側領域の内部構造を表した断面図である。 第７ガスセンサのうち先端側領域の内部構造を表した断面図である。 第８ガスセンサのうち先端側領域の内部構造を表した断面図である。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
第１実施形態として、内燃機関の排気管に対して先端部分を排気管内に突出させる形態で装着し、排気ガス中の酸素を検出する酸素センサ（以下、ガスセンサ１ともいう）を例に挙げて説明する。なお、ガスセンサ１は、例えば、自動車またはオートバイ等の車両の排気管に備えられる。

まず、本実施形態のガスセンサ１の構成について、図１を用いて説明する。
図１では、図面下方向がガスセンサの先端側であり、図面上方向がガスセンサの後端側である。

ガスセンサ１は、排気管（図示せず）に固定される筒状の主体金具３と、主体金具３に貫挿されるとともに軸線方向（ガスセンサ１の長手方向：図中上下方向）に延びる板状の検出素子５と、主体金具３の先端側（図中下方）に配置されて検出素子５の先端側を覆う素子プロテクタ９と、主体金具３の先端に設けられる主体金具保護部材１０と、主体金具３の後端側（図中上方）に取り付けられるとともに検出素子５の外周を覆う外筒１１と、外筒１１の内部に配置されて検出素子５の後端側を収容するセパレータ１３（セラミックセパレータ１３）と、外筒１１の後端側を閉塞する閉塞部材１５と、を備えている。

検出素子５は、測定対象物（排気ガスなど）に向けられる先端側に、保護層に覆われた検出部１９が形成され、後端側の外表面のうち表裏の位置関係となる第１板面２１及び第２板面２３に、電極端子部（第１〜第５電極端子部）３１、３２、３３、３４、３５が形成されている。

検出素子５は、先端側の検出部１９が排気管に固定される主体金具３の先端より突出すると共に、後端側の電極端子部３１〜３５が主体金具３の後端より突出した状態で、主体金具３の内部に固定される。

電極端子部３１〜３５には、それぞれ金属端子である接続端子（第１〜第５接続端子）４１、４２、４３、４４、４５が接続されている。つまり、接続端子４１〜４５は、セラミックセパレータ１３の内部にて、検出素子５とセラミックセパレータ１３との間に配置されることで、検出素子５の電極端子部３１〜３５にそれぞれ電気的に接続される。接続端子４１〜４５は、弾性を有する耐熱性金属（例えばステンレス鋼など）を用いて構成される。

接続端子４１〜４５は、外部からセンサの内部に配設される（５本の）各リード線３７（詳しくはリード線３７中の金属芯線３７ａ）に電気的に接続されており、リード線３７が接続される外部機器と電極端子部３１〜３５との間に流れる電流の電流経路を形成する（同図では３本のリード線３７のみを示している）。

図２は、検出素子５の概略構造を表す斜視図である。
検出素子５は、図２に示す様に、軸線方向（図２における左右方向）に延びる板状の素子部５１と、同じく軸線方向に延びる板状のヒータ５３とが積層された直方体形状であり、その軸線方向に垂直の断面は矩形状である。

なお、ガスセンサ１に用いられる検出素子５は従来公知のものであるため、その内部構造等の詳細な説明は省略する。
図１に戻り、主体金具３は、その外表面に自身を排気管に固定するためのネジ部５５を備えるとともに、その軸中心に貫通孔５７を有する筒状の部材である。なお、貫通孔５７には、径方向内側に突出する棚部５９が形成されている。主体金具３は、金属材料（例えば、ステンレスなど）で形成されている。

主体金具３の貫通孔５７の内部には、検出素子５の径方向周囲を取り囲む状態で配置された環状の絶縁性材料（例えばアルミナなど）を用いて形成されたホルダ６１（セラミックホルダ６１）と、同様な環状の粉末充填層６３，６５（滑石リング６３、６５）と、同様な環状の絶縁性材料（例えばアルミナなど）を用いて形成されたスリーブ６７（セラミックスリーブ６７）とが、この順に先端側から後端側にかけて積層されている。

セラミックスリーブ６７と主体金具３の後端部との間には、加締パッキン６９が配置されており、セラミックホルダ６１と主体金具３の棚部５９との間には、滑石リング６３やセラミックホルダ６１を保持するための筒状の金属ホルダ７１が配置されている。なお、主体金具３の後端部は、加締パッキン６９を介してセラミックスリーブ６７を先端側に押し付けるように、加締められている。

素子プロテクタ９は、主体金具３の先端側の外周に、検出素子５の突出部分を覆うように溶接等（図示せず）によって取り付けられた筒状の部材である。素子プロテクタ９は、耐熱性材料（例えばＮＣＦ６０１など）を用いて形成されている。素子プロテクタ９は、外部プロテクタ９ａおよび内部プロテクタ９ｂを備える二重構造を有しており、その側壁等には、ガスの通過が可能な複数の孔部９ｃが形成されている。

セラミックセパレータ１３は、絶縁性材料（例えばアルミナなど）を用いて形成された筒状の部材であり、外筒１１の後端側の内部に配置された筒状の保持金具７３によって、外筒１１の後端側の内部に保持されている。セラミックセパレータ１３は、その外表面に外向きに突出する環状の鍔部７４が設けられている。この鍔部７４が保持金具７３に支えられることにより、セラミックセパレータ１３が外筒１１に保持されている。

セラミックセパレータ１３の内部には、軸線方向に貫通孔７５が形成されており、貫通孔７５には、検出素子５の後端部（電極端子部３１〜３５）が収容されるとともに、電極端子部３１〜３５に電気的に接続される接続端子４１〜４５が収容されている。

閉塞部材１５は、可撓性材料（例えばフッ素樹脂）を用いて形成されたグロメットである。閉塞部材１５は、セラミックセパレータ１３の後端側に接触した状態で外筒１１の後端側内部に配置されて、外筒１１が外側から内側向きに加締められることで、外筒１１に固定されている。

リード線３７は、接続端子４１〜４５の後端側に（加締めによって）接続されるとともに、閉塞部材１５を貫いて形成された貫通孔７７に貫挿されて、外部に延設されている。
［１−２．主体金具保護部材］
次に、本実施形態の要部である主体金具保護部材１０について説明する。

図３は、主体金具保護部材１０の外観を表す斜視図である。
主体金具保護部材１０は、筒状部１０ａと、鍔部１０ｂと、を備えている。筒状部１０ａの内部には、軸線方向に貫通するとともに検出素子５を挿通する挿通孔１０ｃが形成されている。主体金具保護部材１０は、耐熱性金属材料（ＮＣＦ６０１またはＳＵＳ３１０）で構成されている。

筒状部１０ａは、軸線方向に垂直な外径寸法が主体金具３の貫通孔５７の内径寸法と同等である筒型形状に形成されている。
鍔部１０ｂは、筒状部１０ａの先端部において周方向の外向きに突出するように形成されている。

図１に示すように、主体金具保護部材１０は、筒状部１０ａが主体金具３の貫通孔５７の先端側内面に当接し、鍔部１０ｂが主体金具３の先端面に当接する状態で、主体金具３の先端部分に配置される。また、主体金具保護部材１０の鍔部１０ｂは、素子プロテクタ９（詳細には、内部プロテクタ９ｂ）の内面と周方向にわたり当接する。

なお、主体金具３は、ステンレスで形成されており、本実施形態では、ＳＵＳ４３０で形成されている。ＳＵＳ４３０は、変形を伴う加工（加締め加工など）が可能な材料である。このような材料で形成された主体金具３は、自身の後端部が加締め加工されることで、加締パッキン６９を介してセラミックスリーブ６７を先端側に押し付けている。

主体金具３は、その先端に素子プロテクタ９を固定するためのプロテクタ固定部３ａを備える。プロテクタ固定部３ａは、その厚さ寸法（貫通孔５７に面する内面から素子プロテクタ９に接する外面までの寸法）が、主体金具３のうちネジ部５５の厚さ寸法に比べて小さく形成される。

主体金具３は、自身の外側表面に、プロテクタ対向面３ｂを備える。プロテクタ対向面３ｂは、プロテクタ固定部３ａに固定された素子プロテクタ９の後端部に対向するように形成されている。本実施形態のプロテクタ対向面３ｂは、主体金具３の外側表面のうちネジ部５５よりも先端側の部位において、軸線方向に垂直な面（換言すれば、先端側に対向する面）として形成されている。

つまり、プロテクタ固定部３ａは、主体金具３のうちネジ部５５よりも外径寸法が小さくなるように形成されており、その結果、ネジ部５５よりも先端側においてプロテクタ対向面３ｂが形成されることになる。

ここで、主体金具３の貫通孔５７の内面のうちセラミックホルダ６１（素子保持部材６１）よりも先端側の領域と、主体金具３の外側表面（詳細には、外側表面のうち先端面に連なる径方向外側表面）のうち素子プロテクタ９に覆われる領域と、主体金具３の先端面と、をプロテクタ内部領域Ａ１と定義する。本実施形態では、プロテクタ内部領域Ａ１は、貫通孔５７の内面のうちセラミックホルダ６１よりも先端側の領域と、主体金具３の径方向外側表面のうち素子プロテクタ９と接する面と、プロテクタ固定部３ａの先端面と、で形成される領域である。

そして、主体金具保護部材１０は、主体金具３のプロテクタ内部領域Ａ１のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域（換言すれば、プロテクタ固定部３ａの内面および先端面に相当する領域）を少なくとも覆うように配置されている。具体的には、主体金具保護部材１０の筒状部１０ａが貫通孔５７の内面のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域を覆い、主体金具保護部材１０の鍔部１０ｂがプロテクタ固定部３ａの先端面を覆う。したがって、プロテクタ内部領域Ａ１のうち少なくともプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域は、主体金具保護部材１０および素子プロテクタ９によって覆われる。

主体金具保護部材１０を構成する耐熱性金属材料（ＮＣＦ６０１またはＳＵＳ３１０）は、主体金具３を構成する材料（ＳＵＳ４３０）に比べて、耐熱性に優れている。また、主体金具保護部材１０を構成する耐熱性金属材料（ＮＣＦ６０１またはＳＵＳ３１０）は、主体金具３を構成する材料（ＳＵＳ４３０）に比べて、耐食性に優れている。

［１−３．効果］
以上説明したように、本実施形態のガスセンサ１は、主体金具３よりも耐熱性に優れる材料で形成された主体金具保護部材１０を備えることで、主体金具３のプロテクタ内部領域Ａ１のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域に、高温の測定対象物（排気ガス）が直接接触するのを抑制できる。

つまり、ガスセンサ１は、変形を伴う加工（加締め加工など）が可能な材料（ＳＵＳ４３０）で主体金具３を形成しつつ、主体金具３のプロテクタ内部領域Ａ１のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域（プロテクタ固定部３ａの内面および先端面）が高温により腐食するのを抑制できるため、センサ全体としての耐熱性を向上できる。

ここで、主体金具３のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の部位であるプロテクタ固定部３ａは、センサの径方向への寸法拡大の制約があるため、貫通孔５７の内面から素子プロテクタ９に面する外側表面に至る厚さ寸法を大きく確保することが難しい。このため、プロテクタ固定部３ａは、高温の影響により腐食などが生じると強度が低下して破損しやすい部分であり、場合によっては素子プロテクタ９が脱落する虞がある。

これに対して、ガスセンサ１は、主体金具保護部材１０および素子プロテクタ９が主体金具３のプロテクタ内部領域Ａ１のうち少なくともプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域を覆う構成を採ることで、主体金具３のプロテクタ固定部３ａが高温の影響により腐食することを抑制でき、主体金具３の破損を抑制できる。

よって、ガスセンサ１によれば、変形を伴う加工が可能な材料で形成された主体金具３を備えつつ、耐熱性を向上できる。
次に、主体金具保護部材１０は、検出素子５を挿通する挿通孔１０ｃを有する筒型形状に形成されている。このような形状の主体金具保護部材１０は、検出素子５が挿通孔１０ｃに挿通された状態で、主体金具３の貫通孔５７の内部に配置することができ、プロテクタ内部領域Ａ１のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域を少なくとも覆うことができる。

主体金具保護部材１０は、素子プロテクタ９の内面と周方向にわたり当接する鍔部１０ｂを備える。このような鍔部１０ｂ（プロテクタ当接部）を備えることで、主体金具保護部材１０と素子プロテクタ９との間に隙間が生じることを抑制でき、主体金具保護部材１０の外側を通じて測定対象物（排気ガス）が主体金具３に到達することを抑制できる。

このように、主体金具保護部材１０が鍔部１０ｂを備えることで、高温の排気ガスが主体金具３に直接接触しがたくなり、より一層、高温による主体金具３の腐食が抑制でき、主体金具３の破損を抑制できる。

主体金具保護部材１０は、耐熱性金属材料（ＮＣＦ６０１またはＳＵＳ３１０）で形成されており、同等の強度を実現する際には、セラミックス材料で形成する場合に比べて、厚さ寸法を小さくできる。

これにより、主体金具保護部材１０と検出素子５との距離が大きく確保でき、主体金具保護部材１０の温度（熱量）が検出素子５に与える熱的な影響を抑制できる。
次に、主体金具保護部材１０は、主体金具３よりも耐食性の高い材料で形成されている。このような主体金具保護部材１０を備えることで、主体金具保護部材１０が測定対象物（排気ガス）によって腐食するのを抑制できるとともに、主体金具３が測定対象物によって腐食するのを抑制できる。

［１−４．文言の対応関係］
ここで、本実施形態における文言の対応関係について説明する。
ガスセンサ１がセンサの一例に相当し、検出素子５がセンサ素子の一例に相当し、主体金具３が主体金具の一例に相当し、素子プロテクタ９が素子プロテクタの一例に相当し、セラミックホルダ６１および金属ホルダ７１が素子保持部材の一例に相当する。

プロテクタ対向面３ｂがプロテクタ対向面の一例に相当し、プロテクタ内部領域Ａ１がプロテクタ内部領域の一例に相当し、主体金具保護部材１０が主体金具保護部材の一例に相当し、鍔部１０ｂがプロテクタ当接部の一例に相当する。

［２．第２実施形態］
［２−１．全体構成］
次に、第２実施形態の第２ガスセンサ１０１について説明する。

なお、第２実施形態に関して第１実施形態と同様な内容については、同符号を用いて説明するか、もしくは説明を省略する。
第２実施形態は、第１実施形態と比べて、主体金具保護部材が異なるため、主体金具保護部材を中心に説明する。

図４は、第２ガスセンサ１０１のうち先端側領域の内部構造を表した断面図である。
図４では、図面下方向がガスセンサの先端側であり、図面上方向がガスセンサの後端側である。

第２ガスセンサ１０１は、主体金具３と、検出素子５と、素子プロテクタ９と、第２主体金具保護部材８１と、外筒１１と、セラミックセパレータ１３と、閉塞部材１５と、を備えている。

なお、図４では、第２ガスセンサ１０１の後端部分の構成（セラミックセパレータ１３、閉塞部材１５など）が図示されていないが、第２ガスセンサ１０１の後端部分の構成は、第１実施形態と同様である。

第２ガスセンサ１０１のうち、素子プロテクタ９の内部プロテクタ９ｂは、第１実施形態と比べて、プロテクタ固定部３ａの先端面よりも先端側の部位に関しては、軸線方向に垂直な径寸法が大きく形成されている。つまり、内部プロテクタ９ｂの外面と外部プロテクタ９ａの内面との隙間寸法は、第２実施形態の隙間寸法が第１実施形態の隙間寸法に比べて小さくなっている。

これにより、第２実施形態の内部プロテクタ９ｂは、主体金具３のプロテクタ固定部３ａのうち先端面の一部を覆う状態で配置されている。なお、第１実施形態の内部プロテクタ９ｂは、主体金具３のプロテクタ固定部３ａのうち先端面全体を覆う状態（詳細には、鍔部１０ｂを介して先端面全体を覆う状態）で配置されている。

［２−２．第２主体金具保護部材］
図５は、第２主体金具保護部材８１の外観を表す斜視図である。
第２主体金具保護部材８１は、後端筒状部８１ａと、段差部８１ｂと、先端筒状部８１ｃと、内側突出部８１ｄと、を備えている。第２主体金具保護部材８１の内部には、軸線方向に貫通するとともに検出素子５を挿通する挿通孔８１ｅが形成されている。第２主体金具保護部材８１は、耐熱性金属材料（ＮＣＦ６０１またはＳＵＳ３１０）で構成されている。

後端筒状部８１ａは、軸線方向に垂直な外径寸法が主体金具３の貫通孔５７の内径寸法と同等である筒型形状に形成されている。先端筒状部８１ｃは、軸線方向に垂直な外径寸法が素子プロテクタ９（内部プロテクタ９ｂ）の内径寸法と同等である筒型形状に形成されている。このため、後端筒状部８１ａは、軸線方向に垂直な外径寸法が、先端筒状部８１ｃと比べて、小さく形成されている。

段差部８１ｂは、後端筒状部８１ａの先端部と先端筒状部８１ｃの後端部とを繋ぐように形成されている。
内側突出部８１ｄは、後端筒状部８１ａの後端部において周方向の内向きに突出するように形成されている。

図４に示すように、第２主体金具保護部材８１は、後端筒状部８１ａが主体金具３の貫通孔５７の先端側内面に当接し、段差部８１ｂが主体金具３の先端面に当接し、先端筒状部８１ｃが素子プロテクタ９（詳細には、内部プロテクタ９ｂ）の内面と周方向にわたり当接する状態で、主体金具３の先端部分に配置される。

ここで、主体金具３は、第１実施形態と同様に、ＳＵＳ４３０で形成されており、プロテクタ固定部３ａと、プロテクタ対向面３ｂと、を備える。
そして、第２主体金具保護部材８１は、主体金具３のプロテクタ内部領域Ａ１のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域（換言すれば、プロテクタ固定部３ａの内面および先端面の一部に相当する領域）を少なくとも覆うように配置されている。具体的には、第２主体金具保護部材８１の後端筒状部８１ａが貫通孔５７の内面のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域を覆い、第２主体金具保護部材８１の段差部８１ｂがプロテクタ固定部３ａの先端面の一部を覆う。したがって、プロテクタ内部領域Ａ１のうち少なくともプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域が、第２主体金具保護部材８１および素子プロテクタ９によって覆われる。

第２主体金具保護部材８１を構成する耐熱性金属材料（ＮＣＦ６０１またはＳＵＳ３１０）は、主体金具３を構成する材料（ＳＵＳ４３０）に比べて、耐熱性および耐食性に優れている。

［２−３．効果］
以上説明したように、本実施形態の第２ガスセンサ１０１は、主体金具３よりも耐熱性に優れる材料で形成された第２主体金具保護部材８１を備えることで、主体金具３のプロテクタ内部領域Ａ１のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域に、高温の測定対象物（排気ガス）が直接接触するのを抑制できる。

つまり、第２ガスセンサ１０１は、変形を伴う加工（加締め加工など）が可能な材料（ＳＵＳ４３０）で主体金具３を形成しつつ、主体金具３のプロテクタ内部領域Ａ１のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域（プロテクタ固定部３ａの内面および先端面）が高温により腐食するのを抑制できるため、センサ全体としての耐熱性を向上できる。

第２主体金具保護部材８１は、素子プロテクタ９の内面と周方向にわたり当接する先端筒状部８１ｃを備える。このような先端筒状部８１ｃ（プロテクタ当接部）を備えることで、第２主体金具保護部材８１と素子プロテクタ９との間に隙間が生じることを抑制でき、第２主体金具保護部材８１の外側を通じて測定対象物（排気ガス）が主体金具３に到達することを抑制できる。

第２主体金具保護部材８１は、自身の後端側に、内向きに突出する内側突出部８１ｄを備える。
第２主体金具保護部材８１が内側突出部８１ｄを備えることで、第２主体金具保護部材８１の内部を後端側に向かって移動する排気ガスが内側突出部８１ｄに衝突して、排気ガスの移動方向を変更できる。これにより、第２主体金具保護部材８１の内側を通じて排気ガスが主体金具３に到達することを抑制できる。

このように、第２主体金具保護部材８１が内側突出部８１ｄを備えることで、排気ガスが主体金具３に直接接触しがたくなり、より一層、高温による主体金具３の腐食が抑制でき、主体金具３の破損を抑制できる。

［２−４．文言の対応関係］
ここで、本実施形態における文言の対応関係について説明する。
第２ガスセンサ１０１がセンサの一例に相当し、素子プロテクタ９が素子プロテクタの一例に相当し、第２主体金具保護部材８１が主体金具保護部材の一例に相当し、先端筒状部８１ｃがプロテクタ当接部の一例に相当し、内側突出部８１ｄが内側突出部の一例に相当する。

［３．第３実施形態］
［３−１．全体構成］
次に、第３実施形態の第３ガスセンサ１０３について説明する。

なお、第３実施形態に関して第１実施形態と同様な内容については、同符号を用いて説明するか、もしくは説明を省略する。
図６は、第３ガスセンサ１０３のうち先端側領域の内部構造を表した断面図である。

図６では、図面下方向がガスセンサの先端側であり、図面上方向がガスセンサの後端側である。
第３ガスセンサ１０３は、主体金具３と、検出素子５と、素子プロテクタ９と、第３主体金具保護部材８３と、外筒１１と、セラミックセパレータ１３と、閉塞部材１５と、を備えている。

なお、図６では、第３ガスセンサ１０３の後端部分の構成（セラミックセパレータ１３、閉塞部材１５など）が図示されていないが、第３ガスセンサ１０３の後端部分の構成は、第１実施形態と同様である。

第３ガスセンサ１０３のうち、素子プロテクタ９の内部プロテクタ９ｂは、第１実施形態と比べて、プロテクタ固定部３ａの先端面よりも先端側の部位に関しては、軸線方向に垂直な径寸法が小さく形成されている。つまり、内部プロテクタ９ｂの外面と外部プロテクタ９ａの内面との隙間寸法は、第３実施形態の隙間寸法が第１実施形態の隙間寸法に比べて大きくなっている。

これにより、第３実施形態の内部プロテクタ９ｂは、主体金具３の貫通孔５７のうち先端側開口部の一部を覆う状態（詳細には、第３主体金具保護部材８３を介して先端側開口部の一部を覆う状態）で配置されている。なお、第１実施形態の内部プロテクタ９ｂは、主体金具３の貫通孔５７のうち先端側開口部を全く覆わない状態で配置されている。

［３−２．第３主体金具保護部材］
図７は、第３主体金具保護部材８３の外観を表す斜視図である。
第３主体金具保護部材８３は、後端筒状部８３ａと、段差部８３ｂと、先端筒状部８３ｃと、を備えている。第３主体金具保護部材８３の内部には、軸線方向に貫通するとともに検出素子５を挿通する挿通孔８３ｄが形成されている。第３主体金具保護部材８３は、耐熱性金属材料（ＮＣＦ６０１またはＳＵＳ３１０）で構成されている。

後端筒状部８３ａは、軸線方向に垂直な外径寸法が主体金具３の貫通孔５７の内径寸法と同等である筒型形状に形成されている。先端筒状部８３ｃは、軸線方向に垂直な外径寸法が素子プロテクタ９（内部プロテクタ９ｂ）の内径寸法と同等である筒型形状に形成されている。このため、後端筒状部８３ａは、軸線方向に垂直な外径寸法が、先端筒状部８３ｃと比べて、大きく形成されている。

段差部８３ｂは、後端筒状部８３ａの先端部と先端筒状部８３ｃの後端部とを繋ぐように形成されている。
図６に示すように、第３主体金具保護部材８３は、後端筒状部８３ａが主体金具３の貫通孔５７の先端側内面に当接し、先端筒状部８３ｃが素子プロテクタ９（詳細には、内部プロテクタ９ｂ）の内面と周方向にわたり当接する状態で、主体金具３の先端部分に配置される。

ここで、主体金具３は、第１実施形態と同様に、ＳＵＳ４３０で形成されており、プロテクタ固定部３ａと、プロテクタ対向面３ｂと、を備える。
そして、第３主体金具保護部材８３は、主体金具３のプロテクタ内部領域Ａ１のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域（換言すれば、プロテクタ固定部３ａの内面に相当する領域）を少なくとも覆うように配置されている。具体的には、第３主体金具保護部材８３の後端筒状部８３ａが貫通孔５７の内面のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域を覆う。さらに、内部プロテクタ９ｂが主体金具３のプロテクタ固定部３ａにおける先端面の全体を覆っている。したがって、プロテクタ内部領域Ａ１のうち少なくともプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域が、第３主体金具保護部材８３および内部プロテクタ９ｂによって覆われる。

第３主体金具保護部材８３を構成する耐熱性金属材料（ＮＣＦ６０１またはＳＵＳ３１０）は、主体金具３を構成する材料（ＳＵＳ４３０）に比べて、耐熱性および耐食性に優れている。

［３−３．効果］
以上説明したように、本実施形態の第３ガスセンサ１０３は、主体金具３よりも耐熱性に優れる材料で形成された第３主体金具保護部材８３を備えることで、主体金具３のプロテクタ内部領域Ａ１のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域に、高温の測定対象物（排気ガス）が直接接触するのを抑制できる。

つまり、第３ガスセンサ１０３は、変形を伴う加工（加締め加工など）が可能な材料（ＳＵＳ４３０）で主体金具３を形成しつつ、主体金具３のプロテクタ内部領域Ａ１のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域（プロテクタ固定部３ａの内面および先端面）が高温により腐食するのを抑制できるため、センサ全体としての耐熱性を向上できる。

第３主体金具保護部材８３は、素子プロテクタ９の内面と周方向にわたり当接する先端筒状部８３ｃを備える。このような先端筒状部８３ｃ（プロテクタ当接部）を備えることで、第３主体金具保護部材８３と素子プロテクタ９との間に隙間が生じることを抑制でき、第３主体金具保護部材８３の外側を通じて測定対象物（排気ガス）が主体金具３に到達することを抑制できる。

［３−４．文言の対応関係］
ここで、本実施形態における文言の対応関係について説明する。
第３ガスセンサ１０３がセンサの一例に相当し、素子プロテクタ９が素子プロテクタの一例に相当し、第３主体金具保護部材８３が主体金具保護部材の一例に相当し、先端筒状部８３ｃがプロテクタ当接部の一例に相当する。

［４．第４実施形態］
［４−１．全体構成］
次に、第４実施形態の第４ガスセンサ１０５について説明する。

なお、第４実施形態に関して第１実施形態と同様な内容については、同符号を用いて説明するか、もしくは説明を省略する。
図８は、第４ガスセンサ１０５のうち先端側領域の内部構造を表した断面図である。

図８では、図面下方向がガスセンサの先端側であり、図面上方向がガスセンサの後端側である。
第４ガスセンサ１０５は、主体金具３と、検出素子５と、素子プロテクタ９と、第４主体金具保護部材８５と、外筒１１と、セラミックセパレータ１３と、閉塞部材１５と、を備えている。

なお、図８では、第４ガスセンサ１０５の後端部分の構成（セラミックセパレータ１３、閉塞部材１５など）が図示されていないが、第４ガスセンサ１０５の後端部分の構成は、第１実施形態と同様である。

第４ガスセンサ１０５のうち、素子プロテクタ９（外部プロテクタ９ａおよび内部プロテクタ９ｂ）は、第１実施形態と比べて、主体金具３のプロテクタ固定部３ａを取り囲む部位に関しては、軸線方向に垂直な径寸法が大きく形成されている。

これにより、第４実施形態の素子プロテクタ９は、第４主体金具保護部材８５を介して、溶接等によりプロテクタ固定部３ａに固定されている。
［４−２．第４主体金具保護部材］
図９は、第４主体金具保護部材８５の外観を表す斜視図である。

第４主体金具保護部材８５は、内側筒状部８５ａと、連結部８５ｂと、外側筒状部８５ｃと、を備えている。内側筒状部８５ａの内部には、軸線方向に貫通するとともに検出素子５を挿通する挿通孔８５ｄが形成されている。第４主体金具保護部材８５は、耐熱性金属材料（ＮＣＦ６０１またはＳＵＳ３１０）で構成されている。

内側筒状部８５ａは、軸線方向に垂直な外径寸法が主体金具３の貫通孔５７の内径寸法と同等である筒型形状に形成されている。外側筒状部８５ｃは、軸線方向に垂直な内径寸法が主体金具３のプロテクタ固定部３ａの外径寸法と同等である筒型形状に形成されている。

連結部８５ｂは、内側筒状部８５ａの先端部と外側筒状部８５ｃの先端部とを繋ぐように形成されている。
図８に示すように、第４主体金具保護部材８５は、内側筒状部８５ａが主体金具３の貫通孔５７の先端側内面に当接し、連結部８５ｂがプロテクタ固定部３ａの先端面に当接し、外側筒状部８５ｃがプロテクタ固定部３ａの外周面に当接する状態で、主体金具３の先端部分に配置される。連結部８５ｂおよび外側筒状部８５ｃは、それぞれ、素子プロテクタ９（詳細には、内部プロテクタ９ｂ）の内面と周方向にわたり当接する。

ここで、主体金具３は、第１実施形態と同様に、ＳＵＳ４３０で形成されており、プロテクタ固定部３ａと、プロテクタ対向面３ｂと、を備える。
そして、第４主体金具保護部材８５は、主体金具３のプロテクタ内部領域Ａ１のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域（換言すれば、プロテクタ固定部３ａの内面および先端面に相当する領域）を少なくとも覆うように配置されている。具体的には、第４主体金具保護部材８５のうち、内側筒状部８５ａが貫通孔５７の内面のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域を覆い、連結部８５ｂがプロテクタ固定部３ａの先端面を覆い、外側筒状部８５ｃがプロテクタ固定部３ａの外面の一部領域を覆う。したがって、プロテクタ内部領域Ａ１のうち少なくともプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域は、第４主体金具保護部材８５および内部プロテクタ９ｂによって覆われる。

第４主体金具保護部材８５を構成する耐熱性金属材料（ＮＣＦ６０１またはＳＵＳ３１０）は、主体金具３を構成する材料（ＳＵＳ４３０）に比べて、耐熱性および耐食性に優れている。

［４−３．効果］
以上説明したように、本実施形態の第４ガスセンサ１０５は、主体金具３よりも耐熱性に優れる材料で形成された第４主体金具保護部材８５を備えることで、主体金具３のプロテクタ内部領域Ａ１のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域に、高温の測定対象物（排気ガス）が直接接触するのを抑制できる。

つまり、第４ガスセンサ１０５は、変形を伴う加工（加締め加工など）が可能な材料（ＳＵＳ４３０）で主体金具３を形成しつつ、主体金具３のプロテクタ内部領域Ａ１のうちプロテクタ対向面３ｂよりも先端側の領域（プロテクタ固定部３ａの内面および先端面）が高温により腐食するのを抑制できるため、センサ全体としての耐熱性を向上できる。

第４主体金具保護部材８５は、素子プロテクタ９の内面と周方向にわたり当接する連結部８５ｂおよび外側筒状部８５ｃを備える。このような連結部８５ｂおよび外側筒状部８５ｃ（プロテクタ当接部）を備えることで、第４主体金具保護部材８５と素子プロテクタ９との間に隙間が生じることを抑制でき、第４主体金具保護部材８５の外側を通じて測定対象物（排気ガス）が主体金具３に到達することを抑制できる。

［４−４．文言の対応関係］
ここで、本実施形態における文言の対応関係について説明する。
第４ガスセンサ１０５がセンサの一例に相当し、素子プロテクタ９が素子プロテクタの一例に相当し、第４主体金具保護部材８５が主体金具保護部材の一例に相当し、連結部８５ｂおよび外側筒状部８５ｃがプロテクタ当接部の一例に相当する。

［５．第５実施形態］
上記実施形態では、主体金具としてネジ部５５を一体に備える主体金具３を備えるセンサについて説明したが、このような構成の主体金具を備えるセンサに限られることはない。例えば、図１０に示す第５実施形態の第５ガスセンサ１０７のように、ネジ部５５を有する取付部材１１５によってセンサ取付位置に固定される第２主体金具１１３を備える構成であってもよい。

なお、第５ガスセンサ１０７に関して、第１実施形態のガスセンサ１と同様な内容については、同符号を用いて説明するか、もしくは説明を省略する。
第２主体金具１１３は、その軸中心に軸線方向に貫通する貫通孔５７を有する筒状の部材である。第２主体金具１１３は、その先端部に、径方向外側に突出する鍔部１１３ｃを備えている。なお、貫通孔５７には、径方向内側に突出する棚部５９が形成されている。第２主体金具１１３は、金属材料（例えば、ステンレス（ＳＵＳ４３０）など）で形成されている。

第２主体金具１１３は、その先端に素子プロテクタ９を固定するためのプロテクタ固定部１１３ａを備える。プロテクタ固定部１１３ａは、その厚さ寸法（貫通孔５７に面する内面から素子プロテクタ９に接する外面までの寸法）が、第２主体金具１１３のうち鍔部１１３ｃの厚さ寸法に比べて小さく形成される。

第２主体金具１１３は、自身の外側表面に、プロテクタ対向面１１３ｂを備える。プロテクタ対向面１１３ｂは、プロテクタ固定部１１３ａに固定された素子プロテクタ９の後端部に対向するように形成されている。本実施形態のプロテクタ対向面３ｂは、主体金具３の外側表面のうち鍔部１１３ｃよりも先端側の部位において、軸線方向に垂直な面（換言すれば、先端側に対向する面）として形成されている。

取付部材１１５は、第２主体金具１１３の鍔部１１３ｃよりも後端側で第２主体金具１１３の外周に配置され、第２主体金具１１３に対して回転自在に形成されている。取付部材１１５の外表面には、センサ取付位置にネジ止めされるネジ部５５（雄ネジ部５５）が形成されている。取付部材１１５は、ネジ部５５がセンサ取付位置にネジ止めされることで、第２主体金具１１３の鍔部１１３ｃに対して先端向きの付勢力を加える。

つまり、第２主体金具１１３は、取付部材１１５からの付勢力によって鍔部１１３ｃが先端側に押しつけられることで、センサ取付位置に固定される。
このような構成の第２主体金具１１３を備える第５ガスセンサ１０７においても、主体金具保護部材１０を備えることで、第１実施形態と同様の効果を発揮することができ、変形を伴う加工が可能な材料で形成された第２主体金具１１３を備えつつ、耐熱性を向上できる。

なお、第５ガスセンサ１０７がセンサの一例に相当し、第２主体金具１１３が主体金具の一例に相当する。
［６．第６実施形態］
上記実施形態では、主体金具への素子プロテクタの固定方法が溶接であるセンサについて説明したが、固定方法は溶接のみに限られることはない。例えば、図１１に示す第６ガスセンサ１０９のように、溶接に加えて主体金具の加締め加工により素子プロテクタが主体金具に固定される形態であっても良い。

なお、第６ガスセンサ１０９に関して、第１実施形態のガスセンサ１と同様な内容については、同符号を用いて説明するか、もしくは説明を省略する。
第６ガスセンサ１０９は、第３主体金具１１７と、第２素子プロテクタ１１９と、を備える。

第３主体金具１１７は、その外表面に自身を排気管に固定するためのネジ部５５を備えるとともに、その軸中心に貫通孔５７を有する筒状の部材である。なお、貫通孔５７には、径方向内側に突出する棚部５９が形成されている。第３主体金具１１７は、金属材料（例えば、ステンレス（ＳＵＳ４３０）など）で形成されている。

第３主体金具１１７は、その先端に第２素子プロテクタ１１９を固定するためのプロテクタ固定部１１７ａおよび加締め固定部１１７ｃと、第２素子プロテクタ１１９の後端部に対向するプロテクタ対向面１１７ｂと、を備える。

プロテクタ固定部１１７ａは、その厚さ寸法（貫通孔５７に面する内面から第２素子プロテクタ１１９に接する外面までの寸法）が、第３主体金具１１７のうちネジ部５５の厚さ寸法に比べて小さく形成される。プロテクタ対向面１１７ｂは、第３主体金具１１７の外側表面のうちネジ部５５よりも先端側の部位において、軸線方向に垂直な面（換言すれば、先端側に対向する面）として形成されている。

加締め固定部１１７ｃは、第３主体金具１１７のうちプロテクタ対向面１１７ｂの外側から先端向きに突出するように形成されている。加締め加工前の加締め固定部１１７ｃは、プロテクタ固定部１１７ａと加締め固定部１１７ｃとの隙間寸法（軸線方向に垂直な隙間寸法）がプロテクタ対向面１１７ｂの幅寸法と同等以上となるように形成されている。そのような形状の加締め固定部１１７ｃは、径方向内側に加締め加工されることで、プロテクタ対向面１１７ｂと加締め固定部１１７ｃとの間で第２素子プロテクタ１１９の後端部（後述する外側折曲部１１９ｄ、内側折曲部１１９ｅ）を挟み込む状態となる。

第２素子プロテクタ１１９は、第３主体金具１１７の先端側の外周に、検出素子５の突出部分を覆うように溶接等によって取り付けられた筒状の部材である。第２素子プロテクタ１１９は、耐熱性材料（例えばＮＣＦ６０１など）を用いて形成されている。第２素子プロテクタ１１９は、第２外部プロテクタ１１９ａおよび第２内部プロテクタ１１９ｂを備える二重構造を有しており、その側壁等には、ガスの通過が可能な複数の孔部１１９ｃが形成されている。また、第２外部プロテクタ１１９ａおよび第２内部プロテクタ１１９ｂは、それぞれ、後端部に径方向外向きの折り曲げられた外側折曲部１１９ｄおよび内側折曲部１１９ｅを備える。

このような構成の第２素子プロテクタ１１９は、第３主体金具１１７のうちプロテクタ固定部１１７ａと加締め加工前の加締め固定部１１７ｃとの間に、外側折曲部１１９ｄおよび内側折曲部１１９ｅが配置された後、加締め固定部１１７ｃが径方向内側に加締め加工されて、プロテクタ対向面１１７ｂと加締め固定部１１７ｃとの間に挟持される。このあと、加締め固定部１１７ｃ、外側折曲部１１９ｄ、内側折曲部１１９ｅ、プロテクタ対向面１１７ｂを互いに溶接して溶接部１２０を形成することで、第２素子プロテクタ１１９の第３主体金具１１７への固定作業が完了する。

このような第３主体金具１１７および第２素子プロテクタ１１９を備える第６ガスセンサ１０９においても、主体金具保護部材１０を備えることで、第１実施形態と同様の効果を発揮することができ、変形を伴う加工が可能な材料で形成された第３主体金具１１７を備えつつ、耐熱性を向上できる。

なお、第６ガスセンサ１０９がセンサの一例に相当し、第３主体金具１１７が主体金具の一例に相当し、第２素子プロテクタ１１９が素子プロテクタの一例に相当する。
［７．第７実施形態］
上記実施形態では、主体金具における貫通孔の内面の少なくとも一部（詳細には、貫通孔の内面のうち素子保持部材（セラミックホルダ６１および金属ホルダ７１）よりも先端側の領域の少なくとも一部）が測定対象物に対して露出する構成のセンサについて説明したが、このような構成に限られることはない。例えば、図１２に示す第７ガスセンサ１１０のように、主体金具保護部材１０の筒状部１０ａが貫通孔５７の内面のうち金属ホルダ７１よりも先端側の領域を覆う構成であってもよい。

なお、第７ガスセンサ１１０に関して、第６実施形態の第６ガスセンサ１０９と同様な内容については、同符号を用いて説明するか、もしくは説明を省略する。
第７ガスセンサ１１０は、第６ガスセンサ１０９に比べて、主体金具保護部材１０の筒状部１０ａが長く形成されるとともに、筒状部１０ａの後端が全周にわたり金属ホルダ７１に当接する形態である点が異なっている。つまり、第７ガスセンサ１１０においては、主体金具保護部材１０は、貫通孔５７の内面のうち金属ホルダ７１よりも先端側の領域を覆うとともに、金属ホルダ７１に当接するように構成されている。

第７ガスセンサ１１０は、このような構成の主体金具保護部材１０を備えることで、貫通孔５７の内面が排気ガスに直接触れることが無くなり、第３主体金具１１７が排気ガスによって腐食するのを抑制できる。これにより、腐食によって第３主体金具１１７の一部が剥がれ落ちるのを抑制でき、腐食により剥がれた第３主体金具１１７の破片が検出素子５に付着するのを抑制できるため、破片の影響によりセンサ出力に誤差が生じることを抑制できる。

この第７ガスセンサ１１０においても、主体金具保護部材１０を備えることで、第１実施形態と同様の効果を発揮することができ、変形を伴う加工が可能な材料で形成された第３主体金具１１７を備えつつ、耐熱性を向上できる。

［８．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、主体金具保護部材がＮＣＦ６０１またはＳＵＳ３１０で形成された形態について説明したが、主体金具保護部材の材料はこれらに限定されるものではなく、主体金具よりも耐熱性に優れる他の材料（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、その他の耐熱性金属材料、セラミックス材料など）を採用してもよい。

また、上記実施形態では、主体金具がステンレス（ＳＵＳ４３０）で形成され、素子プロテクタがＮＣＦ６０１で形成される形態について説明したが、主体金具および素子プロテクタは、これらの材料で形成されるものに限られることはなく、他の金属材料を用いて構成してもよい。

さらに、第５実施形態および第６実施形態のセンサに備えられる主体金具保護部材は、第１実施形態と同様の主体金具保護部材１０に限られることなく、第２主体金具保護部材８１、第３主体金具保護部材８３、第４主体金具保護部材８５を用いてもよい。

また、内側突出部を備える主体金具保護部材は、第２主体金具保護部材８１に限定されることはなく、内側突出部は、主体金具保護部材１０，第３主体金具保護部材８３，第４主体金具保護部材８５に備えられてもよい。

さらに、主体金具における貫通孔の内面のうち素子保持部材よりも先端側の領域を他部材で覆う構成のセンサは、第７ガスセンサ１１０のような構成に限られることは無い。例えば、図１３に示す第８ガスセンサ１１１のように、主体金具保護部材１０の筒状部１０ａが長く形成されるとともに、筒状部１０ａの後端が全周にわたりセラミックホルダ６１および金属ホルダ７１のうち少なくとも一方に当接する形態であってもよい。つまり、第８ガスセンサ１１１においては、主体金具保護部材１０は、貫通孔５７の内面のうちセラミックホルダ６１よりも先端側の領域を覆うとともに、セラミックホルダ６１および金属ホルダ７１のうち少なくとも一方に当接するように構成されている。

第８ガスセンサ１１１は、このような構成の主体金具保護部材１０を備えることで、貫通孔５７の内面が排気ガスに直接触れることが無くなり、第３主体金具１１７が排気ガスによって腐食するのを抑制できる。これにより、腐食によって第３主体金具１１７の一部が剥がれ落ちるのを抑制でき、腐食により剥がれた第３主体金具１１７の破片が検出素子５に付着するのを抑制できるため、破片の影響によりセンサ出力に誤差が生じることを抑制できる。この第８ガスセンサ１１１においても、主体金具保護部材１０を備えることで、第１実施形態と同様の効果を発揮することができ、変形を伴う加工が可能な材料で形成された第３主体金具１１７を備えつつ、耐熱性を向上できる。

また、上記実施形態では、主体金具保護部材が単一部材で形成される形態について説明したが、主体金具保護部材が複数部材で形成される形態であってもよい。さらに、複数の主体金具保護部材が重なる形態を採用してもよい。

さらに、センサの種類としては、測定対象物の状態量としてガス濃度を検出するガスセンサに限られることはなく、測定対象粒の温度を検出する温度センサであってもよい。

１…ガスセンサ、３…主体金具、３ａ…プロテクタ固定部、３ｂ…プロテクタ対向面、５…検出素子、９…素子プロテクタ、９ａ…外部プロテクタ、９ｂ…内部プロテクタ、９ｃ…孔部、１０…主体金具保護部材、１０ａ…筒状部、１０ｂ…鍔部、１０ｃ…挿通孔、５５…ネジ部（雄ネジ部）、５７…貫通孔、６１…ホルダ（セラミックホルダ）、８１…第２主体金具保護部材、８１ａ…後端筒状部、８１ｂ…段差部、８１ｃ…先端筒状部、８１ｄ…内側突出部、８１ｅ…挿通孔、８３…第３主体金具保護部材、８３ａ…後端筒状部、８３ｂ…段差部、８３ｃ…先端筒状部、８３ｄ…挿通孔、８５…第４主体金具保護部材、８５ａ…内側筒状部、８５ｂ…連結部、８５ｃ…外側筒状部、８５ｄ…挿通孔、１０１…第２ガスセンサ、１０３…第３ガスセンサ、１０５…第４ガスセンサ、１０７…第５ガスセンサ、１０９…第６ガスセンサ、１１０…第７ガスセンサ、１１１…第８ガスセンサ、１１３…第２主体金具、１１３ａ…プロテクタ固定部、１１３ｂ…プロテクタ対向面、１１３ｃ…鍔部、１１５…取付部材、１１７…第３主体金具、１１７ａ…プロテクタ固定部、１１７ｂ…プロテクタ対向面、１１７ｃ…加締め固定部、１１９…第２素子プロテクタ、１１９ａ…第２外部プロテクタ、１１９ｂ…第２内部プロテクタ、１１９ｃ…孔部、１１９ｄ…外側折曲部、１１９ｅ…内側折曲部、１２０…溶接部、Ａ１…プロテクタ内部領域。

Claims (10)

1. 軸線方向に延びる長尺形状に形成され、先端側に検出部を備えるセンサ素子と、
   先端側開口部から後端側開口部に至る貫通孔を有する筒型形状に形成され、前記先端側開口部から前記検出部が突出する状態で前記貫通孔に配置された前記センサ素子を素子保持部材を介して保持する主体金具と、
   測定対象物が通過する開口部を備えると共に、前記主体金具の先端側に固定される筒状の素子プロテクタと、
   を備えるセンサであって、
   前記主体金具は、自身の外側表面に、前記素子プロテクタの後端部に対向するプロテクタ対向面を備えており、
   前記主体金具の先端面の少なくとも一部と、前記貫通孔の内面の少なくとも一部と、前記主体金具の前記外側表面のうち前記先端面に連なる径方向外側表面の少なくとも一部とを、前記素子プロテクタと共に覆う主体金具保護部材を備える、
   センサ。
2. 前記主体金具の前記貫通孔の内面のうち前記素子保持部材よりも先端側の領域と、前記主体金具の前記径方向外側表面のうち前記素子プロテクタに覆われる領域と、前記主体金具の先端面と、をプロテクタ内部領域と定義した場合に、
   前記主体金具保護部材および前記素子プロテクタは、前記主体金具の前記プロテクタ内部領域のうち少なくとも前記プロテクタ対向面よりも先端側の領域を覆う、
   請求項１に記載のセンサ。
3. 前記主体金具保護部材は、前記センサ素子を挿通する挿通孔を有する筒型形状に形成されている、
   請求項１または請求項２に記載のセンサ。
4. 前記主体金具保護部材は、前記素子プロテクタの内面と周方向にわたり当接するプロテクタ当接部を備える、
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のセンサ。
5. 前記主体金具保護部材の後端側に、内向きに突出する内側突出部が備えられる、
   請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のセンサ。
6. 前記主体金具保護部材は、前記主体金具よりも耐熱性に優れる材料で形成されている、 請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のセンサ。
7. 前記主体金具保護部材は、金属材料で形成されている、
   請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載のセンサ。
8. 前記主体金具保護部材は、前記主体金具よりも耐食性の高い材料で形成されている、
   請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のセンサ。
9. 前記主体金具保護部材は、前記貫通孔の内面のうち前記素子保持部材よりも先端側の領域を覆うとともに、前記素子保持部材に当接するように構成されている、
   請求項８に記載のセンサ。
10. 前記素子保持部材は、前記センサ素子に当接するセラミックホルダと、前記セラミックホルダよりも外側に配置されるとともに前記主体金具に当接する金属ホルダと、を備えて構成されており、
    前記主体金具保護部材は、前記貫通孔の内面のうち前記素子保持部材よりも先端側の領域を覆うとともに、前記セラミックホルダおよび前記金属ホルダのうち少なくとも一方に当接するように構成されている、
    請求項９に記載のセンサ。