JP2023103667A - ガスセンサおよびセンサ素子収容ケーシング - Google Patents

Abstract

【課題】シール部材の昇温抑制と耐熱性確保とが好適に両立したスペーサを備え、かつ、短小化にも対応可能なガスセンサを提供する。【解決手段】被測定ガスに含まれる所定ガス成分を検知するためのガスセンサが、一方端部側に検知部を備えるセンサ素子と、センサ素子が内部に収容され固定されるケーシングと、ケーシング内部に配置されセンサ素子と外部とを電気的に接続するコネクタとを備え、ケーシングが、内部に基準ガスが存在する主部と、主部よりも縮径してなる端部である封止部とを備え、主部にセンサ素子の他方端部側が突出する外筒と、封止部に嵌め込まれて外筒を封止するゴム製のシール部材と、外筒の内部において、シール部材とコネクタとの間に介在するスペーサとを備え、スペーサが、シール部材と接触しシール部材よりも高耐熱な樹脂製の第１スペーサと、コネクタと接触するセラミックス製の第２スペーサと、を備えるようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、ガスセンサに関し、特に、センサ素子が収容されるケーシングの構造に関する。

従来より、自動車のエンジン等の内燃機関における燃焼ガスや排気ガス等の被測定ガス中の所定ガス成分の濃度を測定する装置として、ジルコニア（ＺｒＯ_２）等の酸素イオン伝導性固体電解質セラミックスを用いてセンサ素子を形成したガスセンサが公知である。

係るガスセンサとして、酸素イオン伝導性セラミックス（例えば、イットリア安定化ジルコニア）を主たる構成材料とする長尺板状のセンサ素子（検出素子）が、金属製の筒状の収容部材（ケーシング）に収容された構成を有するものが、広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。係るガスセンサは、内燃機関の排気経路の途中に付設され、排ガスに含まれる所定ガス成分の検知および濃度の測定に使用される。

ケーシングの一方端部は開口部となっており、該開口部にはゴム製のシール部材が嵌め込まれている。また、ケーシングの他方端部には排ガスが出入可能な保護カバーが付設されている。センサ素子は、該ケーシング内部に両端部間を気密に封止されつつ収容されている。これにより、ガスセンサにおいては、ケーシングの一方端部側においてセンサ素子の一方端部がケーシング内の基準ガス（通常は大気）に接触し、ケーシングの他方端部側においてはセンサ素子の他方端部が保護カバー内に露出して排ガスに接触するようになっている。かつ、それら基準ガスと排ガスとは、互いに接触しないようになっている。

ゴム製のシール部材は、あらかじめ設けられてなる貫通部にセンサ素子と外部との電気的接続を図るためのリード線が挿通されたうえで、ケーシングの開口部に嵌め込まれており、係る嵌め込み箇所の側部からケーシングがシール部材ともども加締められることによって、開口部を通じた外部からの水の浸入が生じないようになっている。

また、ガスセンサに用いられるセンサ素子には通常、酸素イオン伝導性セラミックスを加熱して活性化させるためのヒータが備わっている。そのため、ガスセンサはその使用時、内燃機関の運転に伴い生じる配管を通じた伝熱や排ガスから受ける熱のみならず、該ガスセンサ自体に備わるヒータが発生させる熱により、高温になる。それゆえ、ゴム製のシール部材には通常、耐熱性の高いフッ素ゴムなどが使用される。

近年、内燃機関における部品取付スペースの狭小化のために、ガスセンサの短小化（短尺化）の要請が高まっている。係る要請に対し、従来のガスセンサのケーシングを短尺化することによって対応しようとすると、ケーシングの開口部を閉塞するゴム製のシール部材が、配管や配管内の排ガスなどの熱源に接近することになる。係る問題に対処することを意図したガスセンサも、すでに公知である（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示されたガスセンサにおいては、シール部材とセラミック製の接点保持部材（特許文献２においてはセパレータ）との間にマイカ断熱部材をスペーサとして挟むことによりシール部材への伝熱を抑制し、シール部材の過剰な昇温を防ぐようになっている。

特開２０１５－１７８９８８号公報 特開２００５－２２７２２７号公報

特許文献２に開示されているように、ゴム製のシール部材とセラミック製のセパレータとの間にスペーサを介在させてシール部材の過剰な昇温を防ごうとする場合、シール部材への伝熱を抑えるという観点からは、スペーサの熱伝導率は低い方が望ましい。ただし、シール部材の温度上昇は抑えられる一方でスペーサは高温度となるため、スペーサ自体には十分な耐熱性が必要となる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、シール部材の昇温抑制と耐熱性の確保との両立が好適に図られたスペーサを備え、かつ、短小化にも対応可能なガスセンサを提供することを、目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、被測定ガスに含まれる所定ガス成分を検知するためのガスセンサであって、一方端部側に検知部を備えるセンサ素子と、前記センサ素子が内部に収容され固定されるケーシングと、前記ケーシング内部に配置され、前記センサ素子と外部とを電気的に接続するコネクタと、を備え、前記ケーシングが、内部に基準ガスが存在する主部と、前記主部よりも縮径してなる端部である封止部とを備え、前記主部に前記センサ素子の他方端部側が突出する外筒と、前記封止部に嵌め込まれて前記外筒を封止するゴム製のシール部材と、前記外筒の内部において、前記シール部材と前記コネクタとの間に介在するスペーサと、を備え、前記スペーサが、前記シール部材と接触し前記シール部材よりも耐熱性が高い樹脂製の第１スペーサと、前記コネクタと接触するセラミックス製の第２スペーサと、を備える、ことを特徴とする。

本発明の第２の態様は、第１の態様に係るガスセンサであって、前記第１スペーサがＰＴＦＥまたはＰＦＡからなる、ことを特徴とする。

本発明の第３の態様は、第１または第２の態様に係るガスセンサであって、前記第２スペーサが、熱伝導率が３２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるセラミックスからなる、ことを特徴とする。

本発明の第４の態様は、第３の態様に係るガスセンサであって、前記第２スペーサが、アルミナまたはステアタイトからなる、ことを特徴とする。

本発明の第５の態様は、第１ないし第４の態様のいずれかに係るガスセンサであって、前記センサ素子の軸線方向における前記第１スペーサおよび前記第２スペーサの長さをそれぞれＤ１、Ｄ２とするときに、比Ｄ１／Ｄ２が０．５～１．１である、ことを特徴とする。

本発明の第６の態様は、第１ないし第５の態様のいずれかに係るガスセンサであって、前記シール部材、前記第１スペーサ、および、前記第２スペーサの外径をそれぞれφ０、φ１、φ２とするときに、比φ１／φ０が０．９５以上であり、比φ１／φ２が１．０５以下である、ことを特徴とする。

本発明の第７の態様は、被測定ガスに含まれる所定ガス成分を検知する検知部を一方端部側に備えるセンサ素子と、前記センサ素子と外部とを電気的に接続するコネクタとを、前記センサ素子を内部に固定しつつ収容するケーシングであって、内部に基準ガスが存在する主部と、前記主部よりも縮径してなる端部である封止部とを備え、前記センサ素子の他方端部側が前記主部に突出させて配置される外筒と、前記封止部に嵌め込まれて前記外筒を封止するゴム製のシール部材と、前記外筒の内部において、前記シール部材と前記コネクタとの間に介在するスペーサと、を備え、前記スペーサが、前記シール部材と接触し前記シール部材よりも耐熱性が高い樹脂製の第１スペーサと、前記コネクタと接触するセラミックス製の第２スペーサと、を備える、ことを特徴とする。

本発明の第８の態様は、第７の態様に係るセンサ素子収容ケーシングであって、前記第１スペーサがＰＴＦＥまたはＰＦＡからなる、ことを特徴とする。

本発明の第９の態様は、第７または第８の態様に係るセンサ素子収容ケーシングであって、前記第２スペーサが、熱伝導率が３２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるセラミックスからなる、ことを特徴とする。

本発明の第１０の態様は、第９の態様に係るセンサ素子収容ケーシングであって、前記第２スペーサが、アルミナまたはステアタイトからなる、ことを特徴とする。

本発明の第１１の態様は、第７ないし第１０の態様のいずれかに係るセンサ素子収容ケーシングであって、前記センサ素子の軸線方向における前記第１スペーサおよび前記第２スペーサの長さをそれぞれＤ１、Ｄ２とするときに、比Ｄ１／Ｄ２が０．５～１．１である、ことを特徴とする。

本発明の第１２の態様は、第７ないし第１１の態様のいずれかに係るセンサ素子収容ケーシングであって、前記シール部材、前記第１スペーサ、および、前記第２スペーサの外径をそれぞれφ０、φ１、φ２とするときに、比φ１／φ０が０．９５以上であり、比φ１／φ２が１．０５以下である、ことを特徴とする。

本発明の第１ないし第１２の態様によれば、ガスセンサにおいて外筒を封止するシール部材の昇温を抑制することができ、かつ、スペーサ自体の耐熱性を確保することができる。これにより、スペーサを備えない従来構成よりもガスセンサを短小化しつつ、シール部材の熱劣化を抑制することができる。

ガスセンサ１００の長手方向に沿った要部断面図である。 シール部材６とスペーサ７における好適な寸法関係について説明するための図である。 センサ素子１０の長手方向に沿った断面図である。 ４つのガスセンサの構成を対比して示す図である。

＜ガスセンサの構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係るガスセンサ１００の（より詳細にはその本体部の）長手方向に沿った要部断面図である。より詳細には、破断線ＺＬよりも上方においてはガスセンサ１００の断面図を示し、破断線ＺＬよりも下方においてはガスセンサ１００の外観のみを示している。

ガスセンサ１００は、その内部に備わるセンサ素子１０によって所定のガス成分（例えば、ＮＯｘ等）を検出するためのものである。ガスセンサ１００は概略、長尺の柱状あるいは薄板状のセンサ素子（検出素子）１０が、筒状体１と、保護カバー２と、固定ボルト３と、外筒４とによって囲繞された構成を有する。筒状体１と、保護カバー２と、外筒４とは、全体として、センサ素子１０を内部に収容する収容部材（ケーシング）を構成している。一方、固定ボルト３は筒状体１の外側面に環装されている。

センサ素子１０は、筒状体１、保護カバー２、固定ボルト３、および外筒４と同軸に配置されてなる。係るセンサ素子１０の中心軸の延在方向を軸線方向とも称する。図１においては、該軸線方向は図面視上下方向と一致している。

より詳細には、センサ素子１０の一方端部側（例えば図３の第１の端部Ｅ１側）は保護カバー２に囲繞されており、他方端部側は外筒４内に突出しており、両者の間の略中央部分は、図示しないセラミックスの圧粉体やセラミックス部品により、両端部間を気密に封止する態様にて筒状体１の内部に固定されてなる。

センサ素子１０の保護カバー２に囲繞された一方端部側には、検知部（例えば、ガス導入口、内部空室、検知電極など）を備わっている。加えて、センサ素子１０の素子体表面および内部には、種々の電極や配線パターンが備わっている。

例えば、センサ素子１０のある一態様においては、素子内部に導入された被測定ガスが素子内部で還元ないしは分解されて酸素イオンが発生する。このようなセンサ素子１０を備えるガスセンサ１００においては、素子内部を流れる酸素イオンの量が被測定ガス中における検知対象ガス成分の濃度に比例することに基づいて、当該ガス成分の濃度が求められる。

筒状体１は、主体金具とも称される金属製の筒状部材である。筒状体１は、ガスセンサ１００の外部にはほとんど露出していないが、保護カバー２の図面視上端部から外筒４の図面視下端部にわたる範囲に備わっている。筒状体１の内部には、センサ素子１０と、該センサ素子１０に環装されてなる固定用の部品（圧粉体やセラミックス部品）とが、収容されてなる。換言すれば、筒状体１は、センサ素子１０の周りに環装された環装部品の周囲に、さらに環装されてなる。

保護カバー２は、センサ素子１０のうち、使用時に被測定ガスに直接に接触する部分である第１の端部Ｅ１側の所定範囲を保護する、略円筒状の外装部材である。保護カバー２は、筒状体１の図面視下側の端部に、溶接固定されてなる。

保護カバー２には、気体が通過可能な複数の貫通孔Ｈが設けられてなる。係る貫通孔Ｈを通じて保護カバー２内に流入した被測定ガスが、センサ素子１０における直接の検知対象となる。なお、図１に示す貫通孔の種類、配置個数、配置位置、形状などあくまで例示であって、保護カバー２の内部への被測定ガスの流入態様を考慮して適宜に定められてよい。

固定ボルト３は、ガスセンサ１００を測定位置に固定する際に用いられる環状の部材である。固定ボルト３は、ねじ切りがされたボルト部３ａと、ボルト部３ａを螺合する際に保持される保持部３ｂとを備えている。ボルト部３ａは、ガスセンサ１００の取り付け位置に設けられたナットと螺合する。これにより、ガスセンサ１００は、保護カバー２の側が測定対象ガスと接触する態様にて測定位置に固定される。例えば、自動車の排気管に設けられたナット部にボルト部３ａが螺合されることで、ガスセンサ１００は、保護カバー２の側が排気管内に露出する態様にて該排気管に固定される。

外筒４は、その一方端部（図面視下端部）が筒状体１の図示しない上部の外周端部に溶接固定されてなる、円筒状部材である。外筒４は、筒状体１との溶接固定箇所から軸線方向に同径にて延在する主部４ａと、該軸線方向において主部４ａに連続する封止部４ｂとを備える。封止部４ｂは、該主部４ａよりも縮径してなる端部である。

外筒４の内部空間は基準ガス（大気）雰囲気となっている。また、主部４ａの内部にはコネクタ（接点保持部材とも称する）５とスペーサ７とが配されている。

一方、封止部４ｂは、シール部材６が嵌め込まれた状態で、側方から加締められることにより、外筒４の他方端部（図面視上端部）を封止（シール）してなる部位である。

係る封止は、シール部材６の図面視側方位置にあたる加締め箇所Ｓにおいて、封止部４ｂがその周方向全体に亘って外側から加締められることにより、シール部材６が径方向外側へと向かう反力を生じさせることによって、実現されてなる。

シール部材６はゴム製である。それゆえ、シール部材６はゴム栓とも称される。使用されるゴムは、典型的にはフッ素ゴムである。シール部材６は、封止部４ｂへの嵌め込み前には一様な円筒状をなしていたが、嵌め込みさらには加締めによって径方向に変形させられてなる。

コネクタ５には、センサ素子１０の他方端部側（例えば図３の第２の端部Ｅ２側）が挿入されている。コネクタ５には、係るセンサ素子１０の挿入状態においてセンサ素子１０に備わる複数の電極端子１６０（図３参照）と接する、複数の金属製の接点部材５１が備わっている。接点部材５１は、その一方端部（図面視下端部）がコネクタ５に掛止される掛止部５１ａとなっており、他方端部（図面視上端部）は、リード線８が圧着固定される圧着部５１ｂとなっており、その間の部分が板バネ状をなしている。コネクタ５とセンサ素子１０との間に接点部材５１が挟持固定されることで、センサ素子１０の電極端子１６０と接点部材５１とが電気的に接続されてなる。

スペーサ７は、外筒４の内部において、コネクタ５とシール部材６とに挟み込まれて（介在して）いる。スペーサ７は、ガスセンサ１００の使用時におけるシール部材６の昇温を抑制する目的で、設けられてなる。本実施の形態においては、係るスペーサ７が、第１スペーサ７ａと、第２スペーサ７ｂとの２段構成となっている。スペーサ７についての詳細は後述する。

リード線８は、シール部材６およびスペーサ７に連続的に設けられた貫通穴９に挿通されてなり、一方端部は接点部材５１の圧着部５１ｂに圧着固定されてなり、他方端部はガスセンサ１００の外部のコントローラ５０や各種電源（図３参照）に接続されてなる。これにより、センサ素子１０とコントローラ５０や各種電源とが、接点部材５１およびリード線８を通じて電気的に接続されてなる。なお、図１には、接点部材５１とリード線８とをそれぞれ２つずつのみ示しているが、これはあくまで図示の簡単のためであり、実際には、上記の電気的接続に必要な数のリード線が備わっている。

なお、以上のような構成を有するガスセンサ１００は、２段構成のスペーサ７を介在させる点を除き、従来と同様の手法にて作製することが可能である。概略的にいえば、まず、加締め箇所Ｓの加締めに先立ってあらかじめ、センサ素子１０の挿入と接点部材５１とリード線８との接続とがなされたコネクタ５が、外筒４の主部４ａ内に配置される。続いて、リード線８が、第２スペーサ７ｂ、第１スペーサ７ａ、シール部材６の順にそれぞれの貫通穴９に挿通され順にコネクタ５の上に積み重ねられる。併せて、リード線８が挿通されたシール部材６は、加締め前の封止部４ｂに嵌め込まれる。通常は、シール部材６の嵌め込みがなされるまでの時点においてすでに、外筒４内に基準ガスとしての大気が入り込んでいる。シール部材６の嵌め込みがなされると、加締め箇所Ｓが所定の加締め手段にて加締められる。

なお、加締めは、封止部４ｂの外周全体に亘って連続的に延在する加締め箇所Ｓを対象に行われるのが好適な一例であるが、良好な加締め固定が実現される限りにおいて、加締め箇所Ｓが封止部４ｂの周方向において不連続となっていてもよい。

＜スペーサ＞
次に、スペーサ７の構成および機能について、詳細に説明する。

上述のように、ガスセンサ１００においては、スペーサ７が、第１スペーサ７ａと、第２スペーサ７ｂとの２段構成を有しており、図１に示したように、外筒４の他方端部（図面視上端部）側から順に、シール部材６、第１スペーサ７ａ、第２スペーサ７ｂ、コネクタ５が隣接配置されてなる。

第１スペーサ７ａの材質としては、低熱伝導性を具備するという点から樹脂が選択される。好ましくは、第１スペーサ７ａに用いる樹脂は、いずれもフッ素樹脂であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン、融点３２７℃）またはＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン、融点３１０℃）である。これらの樹脂は、低熱伝導性に加え、ゴム製のシール部材６よりも高い耐熱性を有している。例えば、ＰＴＦＥについていえば、その熱伝導率は０．２Ｗ／ｍ・Ｋであり、連続最高使用温度（最高温度での使用が連続する場合の当該最高温度）は２６０℃である。

一方、第２スペーサ７ｂの材質としては、第１スペーサ７ａよりも優れた耐熱性を具備するという点から、樹脂よりも高融点である、セラミックスが選択される。好ましくは、耐熱性に加え断熱性の点からも好適な、熱伝導率が３２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるセラミックスが選択される。係る範囲をみたすセラミックスが第２スペーサ７ｂの材質として選択される場合、第１スペーサ７ａさらにはシール部材６への伝熱がより好適に抑制され、第１スペーサ７ａさらにはシール部材６の熱劣化のリスクがより低減される。より好ましくは、アルミナ（熱伝導率：３２Ｗ／ｍ・Ｋ）またはステアタイト（熱伝導率：２Ｗ／ｍ・Ｋ）が選択される。

すなわち、本実施の形態に係るガスセンサ１００においては、熱伝導性の低い樹脂製の第１スペーサ７ａがシール部材６に隣接し、かつ、耐熱性の高いセラミックス製の第２スペーサ７ｂがシール部材６とは反対側で第１スペーサ７ａと隣接している。

上述のように、ガスセンサ１００は使用に際して、保護カバー２の側が測定対象ガスと接触する態様にて測定位置に固定される。これに加え、後述するように、センサ素子１０が内部にヒータ（例えば図３のヒータ１５０）を備えており、ガスセンサ１００の使用時に該ヒータによりセンサ素子１０が加熱される場合もある。すなわち、ガスセンサ１００は通常、その使用時、図１の図面視下方側ほど高温となる。図１に示したような、２段構成のスペーサ７をシール部材６とコネクタ５との間に介在させる構成は、係る温度分布に対応した耐熱性を具備するスペーサ７によって、シール部材６の昇温を抑制することを、意図したものである。

より詳細にいえば、例えばフッ素ゴムなどからなるゴム製のシール部材６は、外筒４の密着性の点では優れているものの、高温に加熱されると劣化してしまう。

しかしながら、本実施の形態に係るガスセンサ１００においては、熱伝導率の低い樹脂製の第１スペーサ７ａをシール部材６に隣接配置させる一方、センサ素子１０に近い側には耐熱性が高いセラミック製の第２スペーサ７ｂを配することによってスペーサ７自体の耐熱性を確保することで、ガスセンサ１００の使用時に保護カバー２からセンサ素子１０に至る範囲が高温になったとしても、シール部材６に過度に昇温が生じることや、スペーサ７さらにはシール部材６に変形や溶損が生じることが、好適に抑制されるようになっている。

なお、第１スペーサ７ａの材質の好ましい一例であるＰＴＦＥについていえば、シール部材６に用いられるゴムに比して、高温でのそれ自体からのアウトガスの発生が少ない。シール部材６やスペーサ７からのアウトガスの発生は、ケーシング内部の基準ガス（大気）を汚染して、ガスセンサ１００の測定精度を低下させる要因となり得るが、本実施の形態によれば、シール部材６の昇温が抑制されることによる抑制効果も含め、外筒４におけるアウトガスの発生が好適に抑制された構成を実現することも、可能となっている。

図２は、シール部材６とスペーサ７における好適な寸法関係について説明するための図である。

いま、シール部材６、第１スペーサ７ａ、および第２スペーサ７ｂがいずれも、（少なくともシール部材６については嵌め込み前の状態において）円筒状をなしており、図２に示すように、それぞれの軸線方向における長さ（高さ）がＤ０、Ｄ１、Ｄ２であり、それぞれの（シール部材６については嵌め込み前の）外径（直径）がφ０、φ１、φ２であるとする。

まず、長さについていえば、比Ｄ１／Ｄ２が０．５～１．１であることが好ましい。係る範囲が充足される場合、第２スペーサ７ｂの具備による耐熱効果が好適に得られ、第１スペーサ７ａさらにはシール部材６の熱劣化のリスクが低減される。仮に第２スペーサ７ｂの長さが過度に短い場合、第２スペーサ７ｂの具備による耐熱効果が十分に得られず、第１スペーサ７ａおよびシール部材６の温度が上昇することによる熱劣化のリスクが高まることになり、好ましくない。また、仮に第１スペーサ７ａの長さが過度に短い場合、第１スペーサ７ａによる熱伝導抑制の効果が十分に得られず、シール部材６の温度が上昇することによる熱劣化のリスクが高まることになり、好ましくない。

なお、長さＤ０、Ｄ１、Ｄ２の好適な値の範囲は、ガスセンサ１００の具体的構成や形状に応じて適宜に定められればよいが、例えば、長さＤ０は十数ｍｍ～数十ｍｍ程度であり、長さＤ１、Ｄ２は数ｍｍ程度である。

一方、外径についていえば、比φ１／φ０が０．９５以上であることが好ましい。係る範囲が充足される場合、第１スペーサ７ａがシール部材６の略全面に接触するので、第１スペーサ７ａからシール部材６への伝熱がシール部材６の略全面において均等となり、伝熱部分が集中することに起因したシール部材６の熱劣化の発生が、好適に抑制される。仮に、第１スペーサ７ａの外径が小さくそれゆえにシール部材６との接触面積が小さい場合、両者の接触部分においてのみ伝熱が生じ、係る接触部分を起点としたシール部材６の熱劣化が生じやすくなるため、好ましくない。

また、比φ１／φ２は１．０５以下であることが好ましい。係る範囲が充足される場合、第２スペーサ７ｂが第１スペーサ７ａの略全面に接触するので、第２スペーサ７ｂから第１スペーサ７ａへの伝熱が第１スペーサ７ａの略全面において均等となり、伝熱部分が集中することに起因した第１スペーサ７ａの熱劣化の発生が、好適に抑制される。仮に、第１スペーサ７ａの外径が大きくそれゆえに第２スペーサ７ｂとの接触面積が小さい場合、両者の接触部分においてのみ伝熱が生じ、係る接触部分を起点とした第１スペーサ７ａの熱劣化が生じやすくなるため、好ましくない。

なお、外径φ０、φ１、φ２の好適な値の範囲は、ガスセンサ１００の具体的構成や形状に応じて適宜に定められればよい。特に、シール部材６の外径φ０の値は、外筒４の封止部４ｂの内径よりもわずかに大きい値とされればよく、第１スペーサ７ａおよび第２スペーサ７ｂの外径φ１、φ２は、外筒４の主部４ａよりも小さい（つまりは主部４ａと接触しない）値とされればよい。例えば、外径φ０、φ１、φ２は十数ｍｍ～数十ｍｍ程度である。

本実施の形態にて採用している、シール部材６とコネクタ５との間に２段構成のスペーサ７を介在させる構成は、スペーサ７を具備しない構成に比して、ガスセンサ１００の短小化（短尺化）という点においても有利である。なぜならば、シール部材６を単独で配置した場合には該シール部材６が熱劣化してしまうような、高温加熱領域（熱源）により近い位置であっても、第２スペーサ７ｂの耐熱性が確保される限りにおいてはスペーサ７の配置は可能であり、係るスペーサ７に隣接するようにシール部材６を配置した場合、係る配置位置がスペーサ７を具備しない場合に許容される配置位置より熱源の近くであったとしても、シール部材６の過度な昇温は抑制されるからである。シール部材６を熱源に近づけることができるということはすなわち、ガスセンサ１００を短小化（短尺化）できるということに他ならない。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、ガスセンサの外筒の内部に配置され、センサ素子と接続されるコネクタと、外筒をその端部にて封止するシール部材との間に、スペーサを介在させ、かつ、該スペーサを、シール部材と隣接する樹脂製の第１スペーサと該第１スペーサに隣接するセラミックス製の第２スペーサとの２段構成とすることで、シール部材の昇温を抑制することができ、かつ、スペーサ自体の耐熱性を確保することができる。これにより、スペーサを備えない従来構成よりもガスセンサを短小化しつつ、シール部材の熱劣化を抑制することができる。

＜センサ素子の構成例＞
最後に、センサ素子１０の一例として、ＮＯｘ検出用のセンサ素子１０の構成を説明する。図３は、係るＮＯｘ検出用のセンサ素子１０の長手方向に沿った断面図である。係る場合において、センサ素子１０は、いわゆる限界電流型のガスセンサ素子である。なお、図３には、センサ素子１０のほか、ガスセンサ１００に備わるポンプセル電源３０と、ヒータ電源４０と、コントローラ５０とについても併せて示している。

図３に示すように、センサ素子１０は概略、長尺板状の素子基体１１の第１の端部Ｅ１側が、多孔質の先端保護層１２にて被覆された構成を有する。素子基体１１は、長尺板状のセラミックス体１０１を主たる構造体とするとともに、該セラミックス体１０１の２つの主面上には主面保護層１７０（１７０ａ、１７０ｂ）を備える。さらに、センサ素子１０においては、一先端部側の端面（セラミックス体１０１の先端面１０１ｅ）および４つの側面の外側に先端保護層１２（内側先端保護層１２ａ、外側先端保護層１２ｂ）が設けられてなる。

なお、本実施の形態においては便宜上、セラミックス体１０１およびセンサ素子１０において素子基体１１の第１の端部Ｅ１が備わる側の端部についても、それぞれの第１の端部Ｅ１と称し、素子基体１１の第２の端部Ｅ２が備わる側の端部についても、それぞれの第２の端部Ｅ２と称する。

セラミックス体１０１は、酸素イオン伝導性固体電解質であるジルコニア（イットリウム安定化ジルコニア）を主成分とするセラミックスからなる。セラミックス体１０１は、緻密かつ気密なものである。

図３に示すセンサ素子１０は、セラミックス体１０１の内部に第一の内部空室１０２と第二の内部空室１０３と第三の内部空室１０４とを有する、いわゆる直列三室構造型のガスセンサ素子である。すなわち、センサ素子１０においては概略、第一の内部空室１０２が、セラミックス体１０１の第１の端部Ｅ１側において外部に対し開口する（厳密には先端保護層１２を介して外部と連通する）ガス導入口１０５と第一の拡散律速部１１０、第二の拡散律速部１２０を通じて連通しており、第二の内部空室１０３が第三の拡散律速部１３０を通じて第一の内部空室１０２と連通しており、第三の内部空室１０４が第四の拡散律速部１４０を通じて第二の内部空室１０３と連通している。なお、ガス導入口１０５から第三の内部空室１０４に至るまでの経路を、ガス流通部とも称する。本実施の形態に係るセンサ素子１０においては、係る流通部がセラミックス体１０１の長手方向に沿って一直線状に設けられてなる。

第一の拡散律速部１１０、第二の拡散律速部１２０、第三の拡散律速部１３０、および第四の拡散律速部１４０はいずれも、図面視上下２つのスリットとして設けられている。第一の拡散律速部１１０、第二の拡散律速部１２０、第三の拡散律速部１３０、および第四の拡散律速部１４０は、通過する被測定ガスに対して所定の拡散抵抗を付与する。なお、第一の拡散律速部１１０と第二の拡散律速部１２０の間には、被測定ガスの脈動を緩衝する効果を有する緩衝空間１１５が設けられている。

また、セラミックス体１０１の外面には外部ポンプ電極１４１が備わり、第一の内部空室１０２には内部ポンプ電極１４２が備わっている。さらには、第二の内部空室１０３には補助ポンプ電極１４３が備わり、第三の内部空室１０４には、測定対象ガス成分の直接の検知部である測定電極１４５が備わっている。加えて、セラミックス体１０１の第２の端部Ｅ２側には、外部に連通し基準ガスが導入される基準ガス導入口１０６が備わっており、該基準ガス導入口１０６内には、基準電極１４７が設けられている。

係るセンサ素子１０を備えるガスセンサ１００においては、以下のようなプロセスによって、被測定ガス中のＮＯｘガス濃度が算出される。

まず、貫通孔Ｈを通じて保護カバー２内に流入し、ガス導入口１０５から第一の内部空室１０２に導入された被測定ガスは、主ポンプセルＰ１のポンピング作用（酸素の汲み入れ或いは汲み出し）によって、酸素濃度が略一定に調整されたうえで、第二の内部空室１０３に導入される。主ポンプセルＰ１は、外部ポンプ電極１４１と、内部ポンプ電極１４２と、両電極の間に存在するセラミックス体１０１の部分であるセラミックス層１０１ａとによって構成される電気化学的ポンプセルである。第二の内部空室１０３においては、同じく電気化学的ポンプセルである、補助ポンプセルＰ２のポンピング作用により、被測定ガス中の酸素が素子外部へと汲み出されて、被測定ガスが十分な低酸素分圧状態とされる。補助ポンプセルＰ２は、外部ポンプ電極１４１と、補助ポンプ電極１４３と、両電極の間に存在するセラミックス体１０１の部分であるセラミックス層１０１ｂとによって構成される。

外部ポンプ電極１４１、内部ポンプ電極１４２、および補助ポンプ電極１４３は、多孔質サーメット電極（例えば、Ａｕを１％含むＰｔとＺｒＯ_２とのサーメット電極）として形成されてなる。なお、被測定ガスに接触する内部ポンプ電極１４２および補助ポンプ電極１４３は、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を弱めた、あるいは、還元能力のない材料を用いて形成される。

補助ポンプセルＰ２によって低酸素分圧状態とされた被測定ガス中のＮＯｘは、第三の内部空室１０４に導入され、第三の内部空室１０４に設けられた測定電極１４５において還元ないし分解される。測定電極１４５は、第三の内部空室１０４内の雰囲気中に存在するＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒としても機能する多孔質サーメット電極である。係る還元ないし分解の際には、測定電極１４５と基準電極１４７との間の電位差が、一定に保たれている。そして、上述の還元ないし分解によって生じた酸素イオンが、測定用ポンプセルＰ３によって素子外部へと汲み出される。測定用ポンプセルＰ３は、外部ポンプ電極１４１と、測定電極１４５と、両電極の間に存在するセラミックス体１０１の部分であるセラミックス層１０１ｃとによって構成される。測定用ポンプセルＰ３は、測定電極１４５の周囲の雰囲気中におけるＮＯｘの分解によって生じた酸素を汲み出す電気化学的ポンプセルである。

主ポンプセルＰ１、補助ポンプセルＰ２、および測定用ポンプセルＰ３におけるポンピング（酸素の汲み入れ或いは汲み出し）は、コントローラ５０による制御のもと、ポンプセル電源（可変電源）３０によって各ポンプセルに備わる電極の間にポンピングに必要な電圧が印加されることにより、実現される。測定用ポンプセルＰ３の場合であれば、測定電極１４５と基準電極１４７との間の電位差が所定の値に保たれるように、外部ポンプ電極１４１と測定電極１４５との間に電圧が印加される。ポンプセル電源３０は通常、各ポンプセル毎に設けられる。

コントローラ５０は、測定用ポンプセルＰ３により汲み出される酸素の量に応じて測定電極１４５と外部ポンプ電極１４１との間を流れるポンプ電流Ｉｐ２を検出し、このポンプ電流Ｉｐ２の電流値（ＮＯｘ信号）と、分解されたＮＯｘの濃度との間に線型関係があることに基づいて、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出する。

なお、好ましくは、ガスセンサ１００は、それぞれのポンプ電極と基準電極１４７との間の電位差を検知する、図示しない複数の電気化学的センサセルを備えており、コントローラ５０による各ポンプセルの制御は、それらのセンサセルの検出信号に基づいて行われる。

また、センサ素子１０においては、セラミックス体１０１の内部にヒータ１５０が埋設されている。ヒータ１５０は、ガス流通部の図３における図面視下方側において、第１の端部Ｅ１近傍から少なくとも測定電極１４５および基準電極１４７の形成位置までの範囲にわたって設けられる。ヒータ１５０は、コントローラ５０による制御のもと、ヒータ電源４０からの給電により発熱する。ヒータ１５０は、センサ素子１０の使用時に、セラミックス体１０１を構成する固体電解質の酸素イオン伝導性を高めるべく、センサ素子１０を加熱することを主たる目的として、設けられてなる。センサ素子１０は、少なくとも第一の内部空室１０２から第二の内部空室１０３に至る範囲の温度が５００℃以上となるように、加熱される。

より詳細には、ヒータ１５０は、例えば白金などからなる抵抗発熱体であり、その周囲を絶縁層１５１に囲繞される態様にて設けられてなる。

セラミックス体１０１のそれぞれの主面上の第２の端部Ｅ２側には、センサ素子１０と外部との間の電気的接続を図るための複数の電極端子１６０が形成されてなる。これらの電極端子１６０は、セラミックス体１０１の内部に備わる図示しない内部配線を通じて、上述した５つの電極と、ヒータ１５０の両端と、図示しないヒータ抵抗検出用の内部配線と、所定の対応関係にて電気的に接続されている。上述のように、電極端子１６０は接点部材５１を介してリード線８と接続されており、センサ素子１０の各ポンプセルに対するポンプセル電源３０から電圧の印加や、ヒータ電源４０からの給電によるヒータ１５０の加熱は、それらリード線８、接点部材５１、および電極端子１６０を通じてなされる。

主面保護層１７０は、アルミナからなる、厚みが５μｍ～３０μｍ程度であり、かつ２０％～４０％程度の気孔率にて気孔が存在する層であり、セラミックス体１０１の２つの主面や外部ポンプ電極１４１に対する、異物や被毒物質の付着を防ぐ目的で設けられてなる。それゆえ、一方の主面保護層１７０ａは、外部ポンプ電極１４１を保護するポンプ電極保護層としても機能するものである。

先端保護層１２は、素子基体１１の第１の端部Ｅ１から所定範囲の最外周部に設けられてなる。先端保護層１２を設けるのは、素子基体１１のうちガスセンサ１００の使用時に高温（最高で７００℃～８００℃程度）となる部分を囲繞することによって、当該部分における耐被水性を確保し、当該部分が直接に被水することによる局所的な温度低下に起因した熱衝撃により素子基体１１にクラック（被水割れ）が生じることを、抑制するためである。

加えて、先端保護層１２は、センサ素子１０の内部にＭｇなどの被毒物質が入り込むことを防ぐ、耐被毒性の確保のためにも、設けられてなる。

内側先端保護層１２ａは、アルミナにて、４５％～６０％の気孔率を有しかつ４５０μｍ～６５０μｍの厚みを有するように、設けられてなる。また、外側先端保護層１２ｂは、アルミナにて、内側先端保護層１２ａよりも小さい１０％～４０％の気孔率を有しかつ５０μｍ～３００μｍの厚みを有するように、設けられてなる。内側先端保護層１２ａは、低熱伝導率の層として設けられることで、外部から素子基体１１への熱伝導を抑制する機能を有してなる。

内側先端保護層１２ａと外側先端保護層１２ｂは、表面に下地層１３が形成された素子基体１１に対し、それぞれの構成材料を順次に溶射（プラズマ溶射）することで形成される。

また、図３に示すように、内側先端保護層１２ａと素子基体１１の間には、内側先端保護層１２ａの接着性を確保するべく下地層１３が設けられる。下地層１３は少なくとも、素子基体１１の２つの主面上に設けられてなる。下地層１３は、アルミナにて、３０％～６０％の気孔率を有しかつ１５μｍ～５０μｍの厚みに形成されてなる。

＜変形例＞
上述の実施形態では、３つの内部空室を有する限界電流型のセンサ素子であって、ＮＯｘを検出対象ガス成分とするものを、センサ素子１０として例示しているが、ガスセンサ１００に備わるセンサ素子１０においては、内部空室の数が３つでなくともよく、また、ＮＯｘ以外のガス成分が検知対象とされていてもよい。あるいは、混成電位型のセンサ素子など、内部空室を有さない構造のセンサ素子であってもよい。

（試験１：加熱試験）
実施例として、上述の実施の形態に係るガスセンサ１００を用意するとともに、比較例１～比較例３として、係るガスセンサ１００とはシール部材およびスペーサの構成が異なる３つのガスセンサを用意した。これら４つのガスセンサについて、加熱試験を行い、シール部材の温度を比較した。なお、ガスセンサ１００においては、シール部材６をフッ素ゴムにて構成し、第１スペーサ７ａをＰＴＦＥにて構成し、第２スペーサ７ｂをアルミナにて構成した。また、Ｄ０＝６ｍｍ、Ｄ１＝６ｍｍ、Ｄ２＝６ｍｍ、φ０＝１１ｍｍ、φ１＝１１ｍｍ、φ２＝１１ｍｍとした。

図４は、実施例に係るガスセンサ１００と比較例１～比較例３に係るガスセンサＣ１～Ｃ３との４つのガスセンサの構成を対比して示す図である。図４においては、それら４つのガスセンサのそれぞれにおける固定ボルト３のボルト部３ａと保持部３ｂとの境界位置を、一の高さＨ０にて揃えている。また、係る配置状態における、比較例１に係るガスセンサＣ１におけるシール部材６αの下端位置（コネクタ５の上端との境界位置）を、シール部材基準位置Ｈ１としている。

比較例１に係るガスセンサＣ１は、実施例に係るガスセンサ１００の外筒４よりも長尺の外筒４αを有し、かつ、スペーサを備えていないものである。また、ガスセンサＣ１においては、シール部材６αがガスセンサ１００のシール部材６よりも長尺で、かつ、シール部材基準位置Ｈ１においてシール部材６αの下端がコネクタ５の上端に接触している。

また、比較例２に係るガスセンサＣ２は、比較例１に係るガスセンサＣ１の外筒４αよりも（さらには、実施例に係るガスセンサ１００の外筒４よりも）短尺の外筒４βを有するほかは、比較例１に係るガスセンサＣ１と同じ構成を有するものである。係るガスセンサＣ２においては、シール部材６αの下端位置がシール部材基準位置Ｈ１から距離Ｌ１（＝１６ｍｍ）だけ図面視下方に離隔し、係る下端位置においてシール部材６αの下端がコネクタ５の上端に接触している。

換言すれば、ガスセンサＣ２は、比較例１に示す従来構成の長尺品たるガスセンサＣ１における外筒４α以外の構成を全て維持しつつ、短小化を図ったものである。

さらに、比較例３に係るガスセンサＣ３は、比較例２と同様に短小化をはかりつつ、シール部材６とコネクタ５との間にアルミナにて構成された単一のスペーサ７γを介在させた構成を有するものである。係るガスセンサＣ３においては、シール部材６の下端位置はシール部材基準位置Ｈ２から距離Ｌ２（＝４ｍｍ）だけ図面視下方に離隔しており、係る下端位置においてシール部材６がスペーサ７γの上端に接触している。スペーサ７γは、当該位置とシール部材基準位置Ｈ１から距離Ｌ１だけ図面視下方に離隔した位置との間に備わっており、その下端がコネクタ５の上端に接触している。

ガスセンサＣ３は実質的に、比較例２に係るガスセンサＣ２におけるシール部材６αのコネクタ５近傍の所定部分を、スペーサ７γにて置換した構成を有している。

一方、実施例に係るガスセンサ１００は、比較例３のガスセンサＣ３に備わる単一のスペーサ７γに代えて、２段構成のスペーサ７を設けたものである。係るガスセンサ１００においては、シール部材６の下端位置がシール部材基準位置Ｈ２から距離Ｌ２だけ図面視下方に離隔し、係る下端位置においてシール部材６がスペーサ７の上端に接触している点、および、スペーサ７が、当該位置からシール部材基準位置Ｈ１から距離Ｌ１だけ図面視下方に離隔した位置にかけて備わっており、その下端がコネクタ５の上端に接触している点において、比較例３と共通するが、スペーサ７が、ＰＴＦＥにて構成されシール部材６の下端に接触する第１スペーサ７ａと、アルミナにて構成されコネクタ５の上端に接触する第２スペーサ７ｂとの２段構成になっている点で、比較例３と相違する。

ガスセンサ１００は実質的に、比較例３に係るガスセンサＣ３におけるスペーサ７γのシール部材６近傍の所定部分を、樹脂製の第１スペーサ７ａにて置換した構成を有している。

以上の構成を有する４つのガスセンサについて、加熱試験を行い、シール部材の温度を比較した。加熱には、Ｃ_３Ｈ_８バーナースタンドを用い、ガス温度は７７０℃程度とし、固定ボルト３より図面視下方側を加熱した。加熱時間は９０分とし、測温は熱電対により行った。なお、加熱設備の構成上、シール部材は図面視下端側ほど高温となることがあらかじめ確認されている。

係る加熱試験の結果を、それぞれのガスセンサにおける、シール部材の下端およびスペーサの下端のシール部材基準位置Ｈ１からの距離とともに、表１に示す。ただし、表１においてはシール部材を「ゴム栓」と称している。また、表１の「シール部材温度評価結果」欄には、比較例１に係るガスセンサＣ１における測定温度を基準温度としたときの、他のガスセンサにおける測定温度との温度差の程度を記号にて表している。「○」（丸印）は、測定温度が基準温度よりも低いことを示している。「△」（三角印）は、測定温度が基準温度と同じであるか２０℃未満高いことを示している。「×」（バツ印）は、測定温度が基準温度よりも２０℃以上高いことを示している。

まず、比較例２の結果からは、比較例１の構成のまま短小化を図った場合、シール部材が長尺品よりも２０℃以上高温に加熱されてしまうことが、確認される。

これに対し、比較例２に係るガスセンサＣ２におけるシール部材６αの一部をスペーサにて置換した、比較例３に係るガスセンサＣ３および実施例に係るガスセンサ１００については、ともにガスセンサＣ２と同じく短小品であるにもかかわらず、ガスセンサＣ２に比してシール部材の温度上昇が抑制されている。これは、耐熱性に優れたセラミックス製のスペーサの使用がシール部材の温度上昇の抑制に少なくとも一定程度の効果があることを意味している。

特に、スペーサ７を樹脂からなる第１スペーサ７ａとセラミックスからなる第２スペーサ７ｂとの２段構成とした、実施例に係るガスセンサ１００の場合、シール部材６が比較例１のシール部材６αよりも図面視下方に位置しているにもかかわらず、シール部材６の温度は比較例１のシール部材６αよりも低下している。これは、上述の実施の形態のように、スペーサ７を２段構成とし、シール部材６と接触する側には熱伝導性が低い樹脂性の第１スペーサ７ａを配置し、ガスセンサ１００の使用時により高温となる側には耐熱性の高いセラミックス製の第２スペーサ７ｂを配置することが、シール部材６の温度上昇の抑制に特に効果があることを、意味している。

なお、係る結果はまた、２段構成のスペーサ７を用いた場合、ガスセンサ１００を図４に示す構成よりもさらに短小化できることについても、示唆しているといえる。

（試験２：熱劣化確認試験）
実施例に係るガスセンサ１００と、比較例２に係るガスセンサＣ２とを用意し、後者のシール部材６に熱劣化（変形）を意図的に生じさせるような加熱条件で実施例に係るガスセンサ１００し、熱劣化の発生の有無を評価した。加熱には試験１と同じくＣ_３Ｈ_８バーナースタンドを用いた。

具体的には、ガスセンサＣ２のシール部材６αの温度がＰＴＦＥの融点である３２７度以上となる加熱条件をあらかじめ特定し、係る加熱条件にて、実施例に係るガスセンサ１００を加熱した。換言すれば、ガスセンサＣ２のシール部材６αにおいて確実に熱劣化が生じる加熱条件にて、ガスセンサ１００を加熱した。なお、係る加熱条件は、仮にスペーサがＰＴＦＥのみからなる場合に、該スペーサに熱劣化が生じる条件であるともいえる。

しかしながら、ガスセンサ１００に備わるＰＴＦＥ製の第１スペーサ７αとシール部材６とのいずれにおいても、熱劣化は確認されなかった。係る結果は、セラミックス製の第２スペーサ７ｂが備わることで、通常であればＰＴＦＥが熱劣化するような高温の雰囲気においても、第１スペーサ７αさらにはシール部材６における耐熱性が確保されることを示している。

１ 筒状体
２ 保護カバー
３ 固定ボルト
３ａ ボルト部
３ｂ 保持部
４ 外筒
４ａ （外筒の）主部
４ｂ （外筒の）封止部
５ コネクタ
６ シール部材
７、７γ スペーサ
７ａ 第１スペーサ
７ｂ 第２スペーサ
８ リード線
９ 貫通穴
１０ センサ素子
１１ 素子基体
１２ 先端保護層
１３ 下地層
５１ 接点部材
１００ ガスセンサ
１０１ セラミックス体
１０６ 基準ガス導入口
１５０ ヒータ
１６０ 電極端子
１７０ 主面保護層

なお、以上のような構成を有するガスセンサ１００は、２段構成のスペーサ７を介在させる点を除き、従来と同様の手法にて作製することが可能である。概略的にいえば、まず、加締め箇所Ｓの加締めに先立ってあらかじめ、センサ素子１０の挿入と接点部材５１とリード線８との接続とがなされたコネクタ５が、外筒４の主部４ａ内に配置される。続いて、リード線８がそれぞれの貫通穴９に挿通されながら、第２スペーサ７ｂ、第１スペーサ７ａ、シール部材６が順にコネクタ５の上に積み重ねられる。併せて、リード線８が挿通されたシール部材６は、加締め前の封止部４ｂに嵌め込まれる。通常は、シール部材６の嵌め込みがなされるまでの時点においてすでに、外筒４内に基準ガスとしての大気が入り込んでいる。シール部材６の嵌め込みがなされると、加締め箇所Ｓが所定の加締め手段にて加締められる。

さらに、比較例３に係るガスセンサＣ３は、比較例２と同様に短小化をはかりつつ、シール部材６とコネクタ５との間にアルミナにて構成された単一のスペーサ７γを介在させた構成を有するものである。係るガスセンサＣ３においては、シール部材６の下端位置はシール部材基準位置Ｈ１から距離Ｌ２（＝４ｍｍ）だけ図面視下方に離隔しており、係る下端位置においてシール部材６がスペーサ７γの上端に接触している。スペーサ７γは、当該位置とシール部材基準位置Ｈ１から距離Ｌ１だけ図面視下方に離隔した位置との間に備わっており、その下端がコネクタ５の上端に接触している。

一方、実施例に係るガスセンサ１００は、比較例３のガスセンサＣ３に備わる単一のスペーサ７γに代えて、２段構成のスペーサ７を設けたものである。係るガスセンサ１００においては、シール部材６の下端位置がシール部材基準位置Ｈ１から距離Ｌ２だけ図面視下方に離隔し、係る下端位置においてシール部材６がスペーサ７の上端に接触している点、および、スペーサ７が、当該位置からシール部材基準位置Ｈ１から距離Ｌ１だけ図面視下方に離隔した位置にかけて備わっており、その下端がコネクタ５の上端に接触している点において、比較例３と共通するが、スペーサ７が、ＰＴＦＥにて構成されシール部材６の下端に接触する第１スペーサ７ａと、アルミナにて構成されコネクタ５の上端に接触する第２スペーサ７ｂとの２段構成になっている点で、比較例３と相違する。

係る加熱試験の結果を、それぞれのガスセンサにおける、シール部材の下端およびスペーサの下端のシール部材基準位置Ｈ１からの距離とともに、表１に示す。ただし、表１においてはシール部材を「ゴム栓」と称している。また、表１の「ゴム栓温度評価結果」欄には、比較例１に係るガスセンサＣ１における測定温度を基準温度としたときの、他のガスセンサにおける測定温度との温度差の程度を記号にて表している。「○」（丸印）は、測定温度が基準温度よりも低いことを示している。「△」（三角印）は、測定温度が基準温度と同じであるか２０℃未満高いことを示している。「×」（バツ印）は、測定温度が基準温度よりも２０℃以上高いことを示している。

（試験２：熱劣化確認試験）
実施例に係るガスセンサ１００と、比較例２に係るガスセンサＣ２とを用意し、後者のシール部材６に熱劣化（変形）を意図的に生じさせるような加熱条件で実施例に係るガスセンサ１００を加熱し、熱劣化の発生の有無を評価した。加熱には試験１と同じくＣ_３Ｈ_８バーナースタンドを用いた。

しかしながら、ガスセンサ１００に備わるＰＴＦＥ製の第１スペーサ７ａとシール部材６とのいずれにおいても、熱劣化は確認されなかった。係る結果は、セラミックス製の第２スペーサ７ｂが備わることで、通常であればＰＴＦＥが熱劣化するような高温の雰囲気においても、第１スペーサ７ａさらにはシール部材６における耐熱性が確保されることを示している。

Claims (12)

1. 被測定ガスに含まれる所定ガス成分を検知するためのガスセンサであって、
   一方端部側に検知部を備えるセンサ素子と、
   前記センサ素子が内部に収容され固定されるケーシングと、
   前記ケーシング内部に配置され、前記センサ素子と外部とを電気的に接続するコネクタと、
   を備え、
   前記ケーシングが、
   内部に基準ガスが存在する主部と、前記主部よりも縮径してなる端部である封止部とを備え、前記主部に前記センサ素子の他方端部側が突出する外筒と、
   前記封止部に嵌め込まれて前記外筒を封止するゴム製のシール部材と、
   前記外筒の内部において、前記シール部材と前記コネクタとの間に介在するスペーサと、
   を備え、
   前記スペーサが、
   前記シール部材と接触し前記シール部材よりも耐熱性が高い樹脂製の第１スペーサと、
   前記コネクタと接触するセラミックス製の第２スペーサと、
   を備える、
   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であって、
   前記第１スペーサがＰＴＦＥまたはＰＦＡからなる、
   ことを特徴とするガスセンサ。
3. 請求項１または請求項２に記載のガスセンサであって、
   前記第２スペーサが、熱伝導率が３２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるセラミックスからなる、
   ことを特徴とするガスセンサ。
4. 請求項３に記載のガスセンサであって、
   前記第２スペーサが、アルミナまたはステアタイトからなる、
   ことを特徴とするガスセンサ。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のガスセンサであって、
   前記センサ素子の軸線方向における前記第１スペーサおよび前記第２スペーサの長さをそれぞれＤ１、Ｄ２とするときに、
   比Ｄ１／Ｄ２が０．５～１．１である、
   ことを特徴とするガスセンサ。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のガスセンサであって、
   前記シール部材、前記第１スペーサ、および、前記第２スペーサの外径をそれぞれφ０、φ１、φ２とするときに、
   比φ１／φ０が０．９５以上であり、
   比φ１／φ２が１．０５以下である、
   ことを特徴とするガスセンサ。
7. 被測定ガスに含まれる所定ガス成分を検知する検知部を一方端部側に備えるセンサ素子と、前記センサ素子と外部とを電気的に接続するコネクタとを、前記センサ素子を内部に固定しつつ収容するケーシングであって、
   内部に基準ガスが存在する主部と、前記主部よりも縮径してなる端部である封止部とを備え、前記センサ素子の他方端部側が前記主部に突出させて配置される外筒と、
   前記封止部に嵌め込まれて前記外筒を封止するゴム製のシール部材と、
   前記外筒の内部において、前記シール部材と前記コネクタとの間に介在するスペーサと、
   を備え、
   前記スペーサが、
   前記シール部材と接触し前記シール部材よりも耐熱性が高い樹脂製の第１スペーサと、
   前記コネクタと接触するセラミックス製の第２スペーサと、
   を備える、
   ことを特徴とする、センサ素子収容ケーシング。
8. 請求項７に記載のセンサ素子収容ケーシングであって、
   前記第１スペーサがＰＴＦＥまたはＰＦＡからなる、
   ことを特徴とするセンサ素子収容ケーシング。
9. 請求項７または請求項８に記載のセンサ素子収容ケーシングであって、
   前記第２スペーサが、熱伝導率が３２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるセラミックスからなる、
   ことを特徴とするセンサ素子収容ケーシング。
10. 請求項９に記載のセンサ素子収容ケーシングであって、
    前記第２スペーサが、アルミナまたはステアタイトからなる、
    ことを特徴とするセンサ素子収容ケーシング。
11. 請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載のセンサ素子収容ケーシングであって、
    前記センサ素子の軸線方向における前記第１スペーサおよび前記第２スペーサの長さをそれぞれＤ１、Ｄ２とするときに、
    比Ｄ１／Ｄ２が０．５～１．１である、
    ことを特徴とするセンサ素子収容ケーシング。
12. 請求項７ないし請求項１１のいずれかに記載のセンサ素子収容ケーシングであって、
    前記シール部材、前記第１スペーサ、および、前記第２スペーサの外径をそれぞれφ０、φ１、φ２とするときに、
    比φ１／φ０が０．９５以上であり、
    比φ１／φ２が１．０５以下である、
    ことを特徴とするセンサ素子収容ケーシング。

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