JP4634301B2 - ガスセンサ及びガスセンサの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、測定対象気体中の特定ガスを検出するためのガスセンサ及びガスセンサの製造方法に関し、特に、有底筒状のガス検出素子や素子ホルダなどの被保持部材が筒状の主体金具の内側に保持されたガスセンサ及びガスセンサの製造方法に関する。
従来より、有底筒状のガス検出素子（被保持部材）が筒状の主体金具の内側に保持されたガスセンサが知られている。例えば、図１３に部分断面図を示すガスセンサ９０１が挙げられる。このガスセンサ９０１は、内燃機関の排ガス管に取り付けて、排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサである。ガスセンサ９０１は、軸線Ｃ方向先端側（図中下側）が閉じた有底筒状のガス検出素子９１１と、このガス検出素子９１１を内側に同軸状に保持する筒状の主体金具９３１とを備える。
このうち、ガス検出素子９１１は、軸線Ｃ方向中央付近に周方向に形成され外側に突出する突出部９１３を有する。この突出部９１３は、その先端側に位置し先端側から基端側に
向けて拡がる第１テーパ状外周面９１３ｔ１（先端面とも言う。）と、基端側に位置し基端側から先端側に向けて拡がる第２テーパ状外周面９１３ｔ２（基端面とも言う。）と、これらの面を結ぶ同径な中央外周面９１３ｍとを有する。ガス検出素子９１１は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなり、その内周面９１１ｎには内側電極９１５が被着形成され、外周面９１１ｍには外側電極９１７が被着形成されている。
このうち、ガス検出素子９１１は、軸線Ｃ方向中央付近に周方向に形成され外側に突出する突出部９１３を有する。この突出部９１３は、その先端側に位置し先端側から基端側に
向けて拡がる第１テーパ状外周面９１３ｔ１（先端面とも言う。）と、基端側に位置し基端側から先端側に向けて拡がる第２テーパ状外周面９１３ｔ２（基端面とも言う。）と、これらの面を結ぶ同径な中央外周面９１３ｍとを有する。ガス検出素子９１１は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなり、その内周面９１１ｎには内側電極９１５が被着形成され、外周面９１１ｍには外側電極９１７が被着形成されている。
主体金具９３１は、先端部９３３（図中下側）と中央部９３５と基端部９３７（図中上側）とからなり、内周面９３１ｎによって構成される貫通孔は、基端側から先端側に向けて先細りとなる形状とされている。
先端部９３３は、比較的小径な内周面９３３ｎを有し、一方、外周には、このガスセンサ９０１を排ガス管に取り付けるための取付ねじ部９３３ｇが周方向に形成されている。また、先端部９３３の先端側には、ガス検出素子９１１の先端部を保護するための保護キャップ９５１が装着されている。保護キャップ９５１は、有底筒状をなし、排気管内の排気ガスをガスセンサ９０１の内部に導入するための通気孔９５１ｋが多数形成されている。一方、先端部９３３の基端側には、ガスケット９５３が取り付けられている。
先端部９３３は、比較的小径な内周面９３３ｎを有し、一方、外周には、このガスセンサ９０１を排ガス管に取り付けるための取付ねじ部９３３ｇが周方向に形成されている。また、先端部９３３の先端側には、ガス検出素子９１１の先端部を保護するための保護キャップ９５１が装着されている。保護キャップ９５１は、有底筒状をなし、排気管内の排気ガスをガスセンサ９０１の内部に導入するための通気孔９５１ｋが多数形成されている。一方、先端部９３３の基端側には、ガスケット９５３が取り付けられている。
中央部９３５は、先端部９３３の内周面９３３ｎと繋がり基端側に向けて拡がるテーパ状内周面９３５ｔ１（支持面とも言う。）を有する段付部９３５ｂと、このテーパ状内周面９３５ｔ１と繋がり、上記内周面９３３ｎより径大な中央内周面９３５ｎを有する筒部９３５ｃとからなる。中央部９３５の外側は、このガスセンサ９０１を排ガス管に取り付ける際に利用される六角フランジ部（工具係合部）９３５ｒとされている。
基端部９３７は、中央部９３５の中央内周面９３５ｎに繋がり、中央内周面９３５ｎより径大な内周面９３７ｎを有する。
基端部９３７は、中央部９３５の中央内周面９３５ｎに繋がり、中央内周面９３５ｎより径大な内周面９３７ｎを有する。
主体金具９３１の中央部９３５のテーパ状内周面９３５ｔ１上には、環状の金属製の板パッキン９５７が配置され、さらにこの板パッキン９５７には、主体金具９３１に同軸状に内挿されたガス検出素子９１１の突出部９１３の第１テーパ状外周面９１３ｔ１が当接している。即ち、主体金具９３１の中央部９３５の段付部９３５ｂとガス検出素子９１１の突出部９１３とは、板パッキン９５７を介して係合している。なお、外側電極９１７は突出部９１３にも形成されているので、主体金具９３１とガス検出素子９１１の外側電極９１７は、板パッキン９５７を介して電気的に接続している。
そして、内挿されたガス検出素子９１１の突出部９１３の第２テーパ状外周面９１３ｔ２と主体金具９３１の内周面９３１ｎ（基端部９３７の内周面９３７ｎ）とにそれぞれ当接するように、Ｃ状の第１線パッキン９５９が配置されている。
さらに、その基端側においては、ガス検出素子９１１の基端側の外周面９１１ｍと主体金具９３１の内周面９３１ｎ（基端部９３７の内周面９３７ｎ）とによって構成された環状の空隙に、粉体が充填され、充填封止層９６１が形成されている。
さらに、その基端側においては、ガス検出素子９１１の基端側の外周面９１１ｍと主体金具９３１の内周面９３１ｎ（基端部９３７の内周面９３７ｎ）とによって構成された環状の空隙に、粉体が充填され、充填封止層９６１が形成されている。
さらに、その基端側、即ち、ガス検出素子９１１の外周面９１１ｍと主体金具９３１の内周面９３１ｎ（基端部９３７の内周面９３７ｎ）とによって構成された環状の空隙には、筒状をなす包囲体９７１の先端部９７３が挿入されている。包囲体９７１の先端部９７３は、周方向に形成され外側に突出する突出部とされ、先端側に向けて拡がるテーパ状外周面９７３ｍを有する。そして、このテーパ状外周面９７３ｍ上には、Ｃ状の第２線パッキン９６５が配置され、さらに、この第２線パッキン９６５を覆うように主体金具９３１の基端部９３７の基端が内側に折り曲げられ、第２線パッキン９６５が圧縮され、かしめられている。この圧縮、かしめにより、第１線パッキン９５９と充填封止層９６１も軸線方向に圧縮される。そして、第１線パッキン９５９が弾性変形している。また、この弾性力によって、ガス検出素子９１１が主体金具９３１に同軸状に保持される。
ガス検出素子９１１の内側には、素子側端子９８１が挿入され、ガス検出素子９１１の内側電極９１５と電気的に接続している。
なお、このような技術に関連する文献として、例えば、特許文献１が挙げられる。
なお、このような技術に関連する文献として、例えば、特許文献１が挙げられる。
従来のガスセンサ９０１では、第１線パッキン９５９は主体金具９３１のかしめによってのみ押圧され弾性的に変形しているだけである。このため、ガスセンサ９０１を長期間使用し、かしめゆるみ等が起こることで充填封止層９６１の圧縮応力が低下すると、第１線パッキン９５９が緩み、ガス検出素子９１１が位置ずれを起こして、排気ガスの検出精度等に影響が出る恐れがある。
また、第１線パッキン９５９が緩むことにより、充填封止層９６１を形成する粉体が、ガス検出素子９１１の外周面９１１ｍと主体金具９３１の内周面９３１ｎとの隙間を通って先端側にもれる恐れもある。
また、第１線パッキン９５９が緩むことにより、充填封止層９６１を形成する粉体が、ガス検出素子９１１の外周面９１１ｍと主体金具９３１の内周面９３１ｎとの隙間を通って先端側にもれる恐れもある。
さらに、従来のガスセンサ９０１においては、主体金具９３１とガス検出素子９１１の外側電極９１７は、板パッキン９５７を介して電気的に接続しており、かしめゆるみ等が起こることで充填封止層９６１の圧縮応力が低下し、第１線パッキン９５９が緩み、ガス検出素子９１１が位置ずれを起こすと、板パッキン９５７とガス検出素子９１１（第１テーパ状外周面９１３ｔの外側電極９１７）及び主体金具９３１（テーパ状内周面９３５ｔ１）との接触が不完全になり、外側電極９１７と主体金具９３１の電気的接続の信頼性が劣る。また、第１線パッキン９５９が緩むことにより、充填封止層９６１を形成する粉体が、ガス検出素子９１１の外周面９１１ｍと主体金具９３１の内周面９３１ｎとの隙間を通って板パッキン９５７のある部分まで達し、板パッキン９５７とガス検出素子９１１の間や板パッキン９５７と主体金具９３１の間に入り込んで、板パッキン９５７とガス検出素子９１１及び主体金具９３１との電気的接触が不良となる恐れもある。
また、従来のガスセンサ９０１は、主体金具９３１に板パッキン９５７とガス検出素子９１１を挿入した後、第１線パッキン９５９を挿入し、さらに粉体を充填する。その後、包囲体９７１及び第２線パッキン９６５を挿入して、主体金具９３１の基端をかしめ、ガス検出素子９１１を主体金具９３１に固設している。
しかしながら、このようなものは、粉体を充填してから主体金具９３１をかしめるまでの間に、本来なら第１線パッキン９５９で堰き止められているはずの粉体が、ガス検出素子９１１の外周面９１１ｍと主体金具９３１の内周面９３１ｎとの隙間を通って板パッキン９５９のある部分まで達し、板パッキン９５９とガス検出素子９１１の間や板パッキン９５９と主体金具９３１の間に入り込んで、上記のように、板パッキン９５７とガス検出素子９１１及び主体金具９３１との電気的接触が不良となる恐れがある。
しかしながら、このようなものは、粉体を充填してから主体金具９３１をかしめるまでの間に、本来なら第１線パッキン９５９で堰き止められているはずの粉体が、ガス検出素子９１１の外周面９１１ｍと主体金具９３１の内周面９３１ｎとの隙間を通って板パッキン９５９のある部分まで達し、板パッキン９５９とガス検出素子９１１の間や板パッキン９５９と主体金具９３１の間に入り込んで、上記のように、板パッキン９５７とガス検出素子９１１及び主体金具９３１との電気的接触が不良となる恐れがある。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、ガス検出素子や素子ホルダなどの被保持部材の位置ずれをより確実に抑制できるガスセンサ及びガスセンサの製造方法を提供することを目的とする。
その解決手段は、先端側保持面、及び、この先端側保持面よりも基端側に位置する基端側保持面を有する被保持部材と、筒状をなすと共に、内周面から径方向内側に突出する段付部を有し、前記被保持部材の先端側保持面を前記段付部の支持面で支持しつつ前記被保持部材の径方向外側を取り囲んで、前記被保持部材を自身の内側に保持する主体金具と、前記被保持部材の基端側保持面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ当接する金属製の第１
パッキンと、を備え、前記第１パッキンは、前記被保持部材の基端側保持面と前記主体金具の内周面とが鋭角をなす間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、前記被保持部材の基端側保持面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ圧接してなり、上記主体金具の内周面は、上記第１パッキンの基端側に、基端側に向かって拡がるテーパ面を有し、前記第１パッキンの基端側であって、前記被保持部材の外周面と上記テーパ面を含む前記主体金具の内周面とによって構成された空隙に、粉体が充填されてなる充填封止層を有し、前記被保持部材は、前記先端側保持面と前記基端保持面とを含み径方向外側に突出する突出部を有し、軸線方向先端側が閉じた有底筒状をなすガス検出素子であることを特徴とするガスセンサである。
パッキンと、を備え、前記第１パッキンは、前記被保持部材の基端側保持面と前記主体金具の内周面とが鋭角をなす間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、前記被保持部材の基端側保持面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ圧接してなり、上記主体金具の内周面は、上記第１パッキンの基端側に、基端側に向かって拡がるテーパ面を有し、前記第１パッキンの基端側であって、前記被保持部材の外周面と上記テーパ面を含む前記主体金具の内周面とによって構成された空隙に、粉体が充填されてなる充填封止層を有し、前記被保持部材は、前記先端側保持面と前記基端保持面とを含み径方向外側に突出する突出部を有し、軸線方向先端側が閉じた有底筒状をなすガス検出素子であることを特徴とするガスセンサである。
従来のガスセンサにおける線パッキンは、軸線方向に弾性変形され、被保持部材の基端側保持面と主体金具の内周面とにそれぞれ一部分で当接していた。これに対し、本発明のガスセンサでは、従来の線パッキンに対応する第１パッキンは、被保持部材の基端側保持面と主体金具の内周面とが鋭角をなす間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、被保持部材の基端側保持面及び主体金具の内周面にそれぞれ圧接している。従って、第１パッキンに外部からの応力が働かなくても、この第１パッキンによって被保持部材を主体金具に固定できる。このため、ガスセンサを長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキンが緩みにくいので、被保持部材の位置ずれをより確実に抑制できる。さらに、本発明によれば、第１パッキンの基端側であって、ガス検出素子の外周面と主体金具の内周面とによって構成された空隙には、粉体が充填されてなる充填封止層を有する。従って、ガス検出素子と主体金具との間のシール性能をより向上させることができる。従来では、ガスセンサの長期間の使用により、かしめゆるみ等が起きることで、粉体が、ガス検出素子の突出部の外周面と主体金具の内周面との隙間、または、素子ホルダの外周面と主体金具の内周面との隙間から先端側にもれる恐れがあった。
しかし、本発明では、第１パッキンが、被保持部材（ガス検出素子または素子ホルダ）の基端側保持面と主体金具の内周面とがなす鋭角な間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、被保持部材の基端側保持面及び主体金具の内周面にそれぞれ圧接している。このため、ガスセンサの長期間の使用により、かしめゆるみ等が起きても、粉体が、ガス検出素子の突出部の外周面と主体金具の内周面との隙間、または、素子ホルダの外周面と主体金具の内周面との隙間から先端側にもれることを抑制することができる。
加えて、本発明によれば、被保持部材は、有底筒状をなすガス検出素子自身である。このガス検出素子は、先端側保持面と基端保持面とを含み径方向外側に突出する突出部を有するため、第１パッキンは、ガス検出素子の突出部の基端側保持面に圧接すると共に、主体金具の内周面にも圧接する。このようなものでは、第１パッキンに外部からの応力が働かなくても、この第１パッキンによってガス検出素子を主体金具に固定できる。このため、ガスセンサを長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキンが緩みにくいので、ガス検出素子の位置ずれをより確実に抑制できる。
しかし、本発明では、第１パッキンが、被保持部材（ガス検出素子または素子ホルダ）の基端側保持面と主体金具の内周面とがなす鋭角な間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、被保持部材の基端側保持面及び主体金具の内周面にそれぞれ圧接している。このため、ガスセンサの長期間の使用により、かしめゆるみ等が起きても、粉体が、ガス検出素子の突出部の外周面と主体金具の内周面との隙間、または、素子ホルダの外周面と主体金具の内周面との隙間から先端側にもれることを抑制することができる。
加えて、本発明によれば、被保持部材は、有底筒状をなすガス検出素子自身である。このガス検出素子は、先端側保持面と基端保持面とを含み径方向外側に突出する突出部を有するため、第１パッキンは、ガス検出素子の突出部の基端側保持面に圧接すると共に、主体金具の内周面にも圧接する。このようなものでは、第１パッキンに外部からの応力が働かなくても、この第１パッキンによってガス検出素子を主体金具に固定できる。このため、ガスセンサを長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキンが緩みにくいので、ガス検出素子の位置ずれをより確実に抑制できる。
なお、ガスセンサは、上記の要件を満たしたものであればよく、例えば、酸素センサの他、ＮＯｘセンサやＨＣセンサ、ＣＯ2センサなどが挙げられる。
また、主体金具が被保持部材を自身の内側に保持するとは、主体金具の内側に、被保持部材の全体を保持することも、被保持部材の一部を保持することも含まれる。
また、第１パッキンは、必ずしも上記間隙に配置されるパッキン全周にわたってその断面がくさび型形状である必要はなく、少なくとも一部が断面くさび型形状であればよい。また、第１パッキンは、その断面の全体がくさび型形状である必要はなく、少なくとも先端側がくさび型形状であればよい。
また、主体金具が被保持部材を自身の内側に保持するとは、主体金具の内側に、被保持部材の全体を保持することも、被保持部材の一部を保持することも含まれる。
また、第１パッキンは、必ずしも上記間隙に配置されるパッキン全周にわたってその断面がくさび型形状である必要はなく、少なくとも一部が断面くさび型形状であればよい。また、第１パッキンは、その断面の全体がくさび型形状である必要はなく、少なくとも先端側がくさび型形状であればよい。
さらに、上記のガスセンサであって、軸線方向に延びるガス検出素子を備え、前記被保持部材は、前記先端側保持面及び前記基端側保持面を有すると共に、前記ガス検出素子が挿通される開口を有する素子ホルダであることを特徴とするガスセンサとしても良い。
この場合、被保持部材は、ガス検出素子が挿通される素子ホルダである。この素子ホルダは、先端側保持面と基端保持面とを有するため、第１パッキンは、素子ホルダの基端側保持面に圧接すると共に、主体金具の内周面に圧接する。このようなものでは、第１パッキンに外部からの応力が働かなくても、この第１パッキンによって素子ホルダを主体金具に固定できる。このため、ガスセンサを長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキンが緩みにくいので、素子ホルダの位置ずれをより確実に抑制できる。
さらに、上記のガスセンサであって、前記第１パッキンは、前記被保持部材の基端側保持面と前記主体金具の内周面との前記間隙に挿入した線パッキンを軸線方向に押圧して塑性変形させることにより、断面くさび型形状としてなることを特徴とするガスセンサとすると良い。
本発明によれば、第１パッキンは、被保持部材の基端側保持面と主体金具の内周面との間隙に挿入した線パッキンを軸線方向に押圧して塑性変形させることにより、断面くさび型形状としてある。このような第１パッキンは、パッキンが塑性変形するほど強く押圧されてくさび型形状となっているため、被保持部材の基端側保持面と主体金具の内周面とに強く圧接している。従って、被保持部材と主体金具とを強固に固定できる。
さらに、上記のいずれかに記載のガスセンサであって、前記被保持部材の基端側保持面と前記主体金具の内周面とは、前記間隙をなす部分のうち、少なくとも先端側の部分において、前記基端側保持面と前記内周面とのなす角が先端側ほど小さくなる形態を有し、前記第１パッキンは、前記間隙のうち、前記基端側保持面と前記内周面とのなす角が先端側ほど小さくなる部分にまで配設されてなることを特徴とするガスセンサとすると良い。
本発明によれば、被保持部材の基端側保持面と主体金具の内周面とは、間隙をなす部分のうち、少なくとも先端側の部分において、基端側保持面と内周面とのなす角が先端側ほど小さくなる形態を有している。そして、その部分にまで第１パッキンが配設されている。このようなものでは、第１パッキンの先端側ほどくさびの効果が大きくなるため、被保持部材と主体金具とをより強固に固定できる。
また、他の解決手段は、軸線方向先端側が閉じた有底筒状をなすと共に、内周面に内側電極を有し、外周面に外側電極を有し、かつ、径方向外側に突出する突出部を有するガス検出素子と、筒状をなすと共に、内周面から径方向内側に突出する段付部を有し、前記突出部の先端面を前記段付部の支持面で支持しつつ前記ガス検出素子の径方向外側を取り囲んで、前記ガス検出素子を自身の内側に保持する主体金具であって、前記段付部の支持面が前記突出部の先端面にある前記外側電極に当接して前記外側電極と電気的に接続する主体金具と、前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ当接する金属製の第１パッキンと、を備え、前記第１パッキンは、前記突出部の基端面と前記主体金具の内周面とが鋭角をなす間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ圧接してなり、上記主体金具の内周面は、上記第１パッキンの基端側に、基端側に向かって拡がるテーパ面を有し、前記ガス検出素子の前記突出部より基端側であって、前記ガス検出素子の外周面と上記テーパ面を含む前記主体金具の内周面とによって構成された空隙に、粉体が充填されてなる充填封止層を有することを特徴とするガスセンサである。
従来のガスセンサにおける線パッキンは、軸線方向に弾性変形され、ガス検出素子の突出部の基端面と主体金具の内周面とにそれぞれ一部分で当接していた。これに対し、本発明のガスセンサでは、従来の線パッキンに対応する第１パッキンは、ガス検出素子の突出部の基端面と主体金具の内周面とがなす鋭角な間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、突出部の基端面及び主体金具の内周面にそれぞれ圧接している。従って、第１パッキンに外部からの応力が働かなくても、この第１パッキンによってガス検出素子を主体金具に固定できる。このため、ガスセンサを長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキンが緩みにくいので、ガス検出素子の位置ずれを抑制し、ガス検出素子の突出部の先端面にある外側電極と主体金具の段付部の支持面との接触不良を抑制できる。よって、ガス検出素子の外側電極と主体金具との電気的接続の信頼性を向上させることができる。
さらに、本発明によれば、ガス検出素子の外周面と主体金具の内周面とによって構成された空隙には、粉体が充填されてなる充填封止層を有する。従って、ガス検出素子と主体金具との間のシール性能をより向上させることができる。
従来では、ガスセンサの長期間の使用により、かしめゆるみ等が起きることで、粉体がガス検出素子の突出部の外周面と主体金具の内周面との隙間を通って板パッキンまで達し、板パッキンとガス検出素子、または、板パッキンと主体金具との間に入り込んで、これらの接触が不良となり、これらの電気的接続が不良となる恐れがあった。
しかし、本発明では、第１パッキンが、ガス検出素子の突出部の基端面と主体金具の内周面とがなす鋭角な間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、突出部の基端面及び主体金具の内周面にそれぞれ圧接している。このため、ガスセンサの長期間の使用により、かしめゆるみ等が起きても、粉体がガス検出素子の突出部の外周面と主体金具の内周面との隙間を通って第２パッキンまで達することを抑制し、第２パッキンとガス検出素子、または、第２パッキンと主体金具との間に入り込んで、これらの接触が不良となることを抑制することができる。
さらに、本発明によれば、ガス検出素子の外周面と主体金具の内周面とによって構成された空隙には、粉体が充填されてなる充填封止層を有する。従って、ガス検出素子と主体金具との間のシール性能をより向上させることができる。
従来では、ガスセンサの長期間の使用により、かしめゆるみ等が起きることで、粉体がガス検出素子の突出部の外周面と主体金具の内周面との隙間を通って板パッキンまで達し、板パッキンとガス検出素子、または、板パッキンと主体金具との間に入り込んで、これらの接触が不良となり、これらの電気的接続が不良となる恐れがあった。
しかし、本発明では、第１パッキンが、ガス検出素子の突出部の基端面と主体金具の内周面とがなす鋭角な間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、突出部の基端面及び主体金具の内周面にそれぞれ圧接している。このため、ガスセンサの長期間の使用により、かしめゆるみ等が起きても、粉体がガス検出素子の突出部の外周面と主体金具の内周面との隙間を通って第２パッキンまで達することを抑制し、第２パッキンとガス検出素子、または、第２パッキンと主体金具との間に入り込んで、これらの接触が不良となることを抑制することができる。
また、他の解決手段は、軸線方向先端側が閉じた有底筒状をなすと共に、内周面に内側電極を有し、外周面に外側電極を有し、かつ、径方向外側に突出する突出部を有するガス検出素子と、筒状をなすと共に、内周面から径方向内側に突出する段付部を有し、前記突出部の先端面を前記段付部の支持面で支持しつつ前記ガス検出素子の径方向外側を取り囲んで、前記ガス検出素子を自身の内側に保持する主体金具と、前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ当接する金属製の第１パッキンと、前記突出部の先端面と前記段付部の支持面との間に配置され、前記突出部の先端面にある前記外側電極及び前記段付部の支持面にそれぞれ当接することで前記外側電極と前記主体金具とを電気的に接続する金属製の第２パッキンと、を備え、前記第１パッキンは、前記突出部の基端面と前記主体金具の内周面とが鋭角をなす間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ圧接してなり、上記主体金具の内周面は、上記第１パッキンの基端側に、基端側に向かって拡がるテーパ面を有し、前記ガス検出素子の前記突出部より基端側であって、前記ガス検出素子の外周面と上記テーパ面を含む前記主体金具の内周面とによって構成された空隙に、粉体が充填されてなる充填封止層を有することを特徴とするガスセンサである。
本発明のガスセンサでは、第１パッキンは、ガス検出素子の突出部の基端面と主体金具の内周面とがなす鋭角な間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、突出部の基端面及び主体金具の内周面にそれぞれ圧接している。従って、第１パッキンに外部からの応力が働
かなくても、この第１パッキンによってガス検出素子を主体金具に固定できる。このため、ガスセンサを長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキンが緩みにくいので、ガス検出素子の位置ずれを抑制し、第２パッキンと、ガス検出素子の突出部の先端面にある外側電極及び主体金具の段付部の支持面との接触不良を抑制できる。よって、ガス検出素子の外側電極と主体金具との電気的接続の信頼性を向上させることができる。
さらに、本発明によれば、ガス検出素子の外周面と主体金具の内周面とによって構成された空隙には、粉体が充填されてなる充填封止層を有する。従って、ガス検出素子と主体金具との間のシール性能をより向上させることができる。
従来では、ガスセンサの長期間の使用により、かしめゆるみ等が起きることで、粉体がガス検出素子の突出部の外周面と主体金具の内周面との隙間を通って板パッキンまで達し、板パッキンとガス検出素子、または、板パッキンと主体金具との間に入り込んで、これらの接触が不良となり、これらの電気的接続が不良となる恐れがあった。
しかし、本発明では、第１パッキンが、ガス検出素子の突出部の基端面と主体金具の内周面とがなす鋭角な間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、突出部の基端面及び主体金具の内周面にそれぞれ圧接している。このため、ガスセンサの長期間の使用により、かしめゆるみ等が起きても、粉体がガス検出素子の突出部の外周面と主体金具の内周面との隙間を通って第２パッキンまで達することを抑制し、第２パッキンとガス検出素子、または、第２パッキンと主体金具との間に入り込んで、これらの接触が不良となることを抑制することができる。
かなくても、この第１パッキンによってガス検出素子を主体金具に固定できる。このため、ガスセンサを長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキンが緩みにくいので、ガス検出素子の位置ずれを抑制し、第２パッキンと、ガス検出素子の突出部の先端面にある外側電極及び主体金具の段付部の支持面との接触不良を抑制できる。よって、ガス検出素子の外側電極と主体金具との電気的接続の信頼性を向上させることができる。
さらに、本発明によれば、ガス検出素子の外周面と主体金具の内周面とによって構成された空隙には、粉体が充填されてなる充填封止層を有する。従って、ガス検出素子と主体金具との間のシール性能をより向上させることができる。
従来では、ガスセンサの長期間の使用により、かしめゆるみ等が起きることで、粉体がガス検出素子の突出部の外周面と主体金具の内周面との隙間を通って板パッキンまで達し、板パッキンとガス検出素子、または、板パッキンと主体金具との間に入り込んで、これらの接触が不良となり、これらの電気的接続が不良となる恐れがあった。
しかし、本発明では、第１パッキンが、ガス検出素子の突出部の基端面と主体金具の内周面とがなす鋭角な間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、突出部の基端面及び主体金具の内周面にそれぞれ圧接している。このため、ガスセンサの長期間の使用により、かしめゆるみ等が起きても、粉体がガス検出素子の突出部の外周面と主体金具の内周面との隙間を通って第２パッキンまで達することを抑制し、第２パッキンとガス検出素子、または、第２パッキンと主体金具との間に入り込んで、これらの接触が不良となることを抑制することができる。
さらに、上記のいずれかに記載のガスセンサであって、前記第１パッキンは、金属製であり、前記突出部の基端面にある前記外側電極及び前記主体金具の内周面にそれぞれ当接して前記外側電極と前記主体金具とを電気的に接続することを特徴とするガスセンサとすると良い。
本発明によれば、第１パッキンは、ガス検出素子の突出部の基端面にある外側電極及び主体金具の内周面にそれぞれ当接して、ガス検出素子の外側電極と主体金具とを電気的に接続する。このため、より確実にガス検出素子の外側電極と主体金具とを電気的に接続することができる。
さらに、上記のいずれかに記載のガスセンサであって、前記第１パッキンは、前記突出部の基端面と前記主体金具の内周面との前記間隙に挿入した線パッキンを軸線方向に押圧して塑性変形させることにより、断面くさび型形状としてなることを特徴とするガスセンサとすると良い。
本発明によれば、第１パッキンは、突出部の基端面と主体金具の内周面との間隙に挿入した線パッキンを軸線方向に押圧して塑性変形させることにより、断面くさび型形状としてある。このような第１パッキンは、パッキンが塑性変形するほど強く押圧されてくさび型形状となっているため、突出部の基端面と主体金具の内周面とに強く圧接している。従って、ガス検出素子と主体金具とを強固に固定できる。
さらに、上記のいずれかに記載のガスセンサであって、前記突出部の基端面と前記主体金具の内周面とは、前記間隙をなす部分のうち、少なくとも先端側の部分において、前記基端面と前記内周面とのなす角が先端側ほど小さくなる形態を有し、前記第１パッキンは、前記間隙のうち、前記基端面と前記内周面とのなす角が先端側ほど小さくなる部分にまで配設されてなることを特徴とするガスセンサとすると良い。
本発明によれば、突出部の基端面と主体金具の内周面とは、間隙をなす部分のうち、少なくとも先端側の部分において、基端面と内周面とのなす角が先端側ほど小さくなる形態を有する。そして、この部分にまで第１パッキンが配設されている。このようなものでは、第１パッキンの先端側ほどくさびの効果が大きくなるため、ガス検出素子と主体金具とをより強固に固定できる。
また、他の解決手段は、軸線方向先端側が閉じた有底筒状をなすと共に、内周面に内側電極を有し、外周面に外側電極を有し、かつ、径方向外側に突出する突出部を有するガス検出素子と、筒状をなすと共に、内周面から径方向内側に突出する段付部を有し、前記突出部の先端面を前記段付部の支持面で支持しつつ前記ガス検出素子の径方向外側を取り囲んで、前記ガス検出素子を自身の内側に保持する主体金具であって、前記段付部の支持面が前記突出部の先端面にある前記外側電極に当接して前記外側電極と電気的に接続する主体金具と、前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ当接する金属製の第１パッキンと、を備え、上記主体金具の内周面は、上記第１パッキンの基端側に、基端側に向かって拡がるテーパ面を有するガスセンサの製造方法であって、前記主体金具に前記ガス検出素子を挿入する素子挿入工程と、前記第１パッキンとなる線パッキンを挿入する線パッキン挿入工程と、前記主体金具に挿入された前記線パッキンを軸線方向に押圧し、前記線パッキンを塑性変形させて、前記突出部の基端面と前記主体金具の内周面とが鋭角をなす間隙に、断面くさび型形状をなす前記第１パッキンを形成すると共に、これを前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ圧接させる第１パッキン形成工程と、前記ガス検出素子の前記突出部より基端側であって、前記ガス検出素子の外周面と上記テーパ面を含む前記主体金具の内周面とによって構成された空隙に、粉体を充填し、押圧して充填封止層を形成する充填封止層形成工程と、を備えることを特徴とするガスセンサの製造方法である。
本発明によれば、主体金具にガス検出素子を挿入した後（素子挿入工程）、線パッキンを挿入する（線パッキン挿入工程）。その後、この線パッキンを軸線方向に押圧し、線パッキンを塑性変形させて、突出部の基端面と主体金具の内周面とがなす鋭角な間隙に、断面くさび型形状をなして配設すると共に、突出部の基端面及び主体金具の内周面にそれぞれ圧接させる（第１パッキン形成工程）。このようにすれば、塑性変形してできた第１パッキンは、ガス検出素子の突出部の基端面に強く圧接すると共に、主体金具の内周面にも強く圧接する。従って、第１パッキンに外部からの応力が働かなくても、この第１パッキンによってガス検出素子を主体金具に固定できる。このため、ガスセンサを長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキンが緩みにくいので、ガス検出素子の位置ずれを抑制し、ガス検出素子の突出部の先端面にある外側電極と主体金具の段付部の支持面との接触不良を抑制できる。よって、ガス検出素子の外側電極と主体金具との電気的接続の信頼性を向上させることができる。加えて、線パッキンを利用し、これを塑性変形させて、上記のような第１パッキンを形成しているので、安価にかつ容易にガスセンサを製造することができる。
また、他の解決手段は、軸線方向先端側が閉じた有底筒状をなすと共に、内周面に内側電極を有し、外周面に外側電極を有し、かつ、径方向外側に突出する突出部を有するガス検出素子と、筒状をなすと共に、内周面から径方向内側に突出する段付部を有し、前記突出部の先端面を前記段付部の支持面で支持しつつ前記ガス検出素子の径方向外側を取り囲んで、前記ガス検出素子を自身の内側に保持する筒状の主体金具と、前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ当接する金属製の第１パッキンと、前記突出部の先端面と前記段付部の支持面との間に配置され、前記突出部の先端面にある前記外側電極及び前記段付部の支持面にそれぞれ当接して前記外側電極と前記主体金具とを電気的に接続する金属製の第２パッキンと、を備え、上記主体金具の内周面は、上記第１パッキンの基端側に、基端側に向かって拡がるテーパ面を有するガスセンサの製造方法であって、前記主体金具に前記第２パッキン挿入する第２パッキン挿入工程と、前記第２パッキン挿入工程後、前記主体金具に前記ガス検出素子を挿入する素子挿入工程と、前記素子挿入工程後、前記主体金具に挿入された前記第２パッキンと前記ガス検出素子とを軸線方向に押圧し、前記第２パッキンを前記段付部の支持面に密着させる第２パッキン押圧工程と、前記第２パッキン押圧工程後、前記第１パッキンとなる線パッキンを挿入する線パッキン挿入工程と、前記主体金具に挿入された前記線パッキンを軸線方向に押圧し、前記線パッキンを塑性変形させて、前記突出部の基端面と前記主体金具の内周面とが鋭角をなす間隙に、断面くさび型形状をなす前記第１パッキンを形成すると共に、これを前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ圧接させる第１パッキン形成工程と、前記ガス検出素子の前記突出部より基端側であって、前記ガス検出素子の外周面と上記テーパ面を含む前記主体金具の内周面とによって構成された空隙に、粉体を充填し、押圧して充填封止層を形成する充填封止層形成工程と、を備えることを特徴とするガスセンサの製造方法である。
本発明によれば、主体金具に第２パッキンを挿入した後（第２パッキン挿入工程）、さらにガス検出素子を挿入し（素子挿入工程）、第２パッキンとガス検出素子とを軸線方向に押圧して、第２パッキンを主体金具の段付部の支持面に密着させている（第２パッキン押圧工程）。このため、第２パッキンと主体金具との接触が良好となる。
そしてその後、線パッキンを挿入する（線パッキン挿入工程）。その後、この線パッキンを軸線方向に押圧し、線パッキンを塑性変形させて、突出部の基端面と主体金具の内周面とがなす鋭角な間隙に、断面くさび型形状をなして配設すると共に、突出部の基端面及び主体金具の内周面にそれぞれ圧接させる（第１パッキン形成工程）。このようにすれば、塑性変形してできた第１パッキンは、ガス検出素子の突出部の基端面に強く圧接すると共に、主体金具の内周面にも強く圧接する。従って、第１パッキンに外部からの応力が働かなくても、この第１パッキンによってガス検出素子を主体金具に固定できる。このため、ガスセンサを長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキンが緩みにくいので、ガス検出素子の位置ずれを抑制し、ガス検出素子の突出部の先端面にある外側電極と主体金具の段付部の支持面との接触不良を抑制できる。よって、ガス検出素子の外側電極と主体金具との電気的接続の信頼性を向上させることができる。加えて、線パッキンを利用し、これを塑性変形させて、上記のような第１パッキンを形成しているので、安価にかつ容易にガスセンサを製造することができる。
そしてその後、線パッキンを挿入する（線パッキン挿入工程）。その後、この線パッキンを軸線方向に押圧し、線パッキンを塑性変形させて、突出部の基端面と主体金具の内周面とがなす鋭角な間隙に、断面くさび型形状をなして配設すると共に、突出部の基端面及び主体金具の内周面にそれぞれ圧接させる（第１パッキン形成工程）。このようにすれば、塑性変形してできた第１パッキンは、ガス検出素子の突出部の基端面に強く圧接すると共に、主体金具の内周面にも強く圧接する。従って、第１パッキンに外部からの応力が働かなくても、この第１パッキンによってガス検出素子を主体金具に固定できる。このため、ガスセンサを長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキンが緩みにくいので、ガス検出素子の位置ずれを抑制し、ガス検出素子の突出部の先端面にある外側電極と主体金具の段付部の支持面との接触不良を抑制できる。よって、ガス検出素子の外側電極と主体金具との電気的接続の信頼性を向上させることができる。加えて、線パッキンを利用し、これを塑性変形させて、上記のような第１パッキンを形成しているので、安価にかつ容易にガスセンサを製造することができる。
１０１，３０１，４０１ ガスセンサ
１１１，３１１，４１１ ガス検出素子
１１１ｎ，３１１ｎ （ガス検出素子の）内周面
１１１ｍ，３１１ｍ （ガス検出素子の）外周面
１１３，３１３ （ガス検出素子の）突出部
１１５，３１５ 内側電極
１１７，３１７ 外側電極
１３１，３３１，４３１ 主体金具
１３１ｎ，３３１ｎ，４３１ｎ （主体金具の）内周面
１３５ｂ，３３５ｂ，４３５ｂ （主体金具の）段付部
１５７，３５７，４５７ 板パッキン（第２パッキン）
１５９，３５９，４５９ 第１パッキン
１６５，３６５，４６５ 線パッキン
１６１，３６１，４６１ 充填封止層
４２１ 素子ホルダ
１１１，３１１，４１１ ガス検出素子
１１１ｎ，３１１ｎ （ガス検出素子の）内周面
１１１ｍ，３１１ｍ （ガス検出素子の）外周面
１１３，３１３ （ガス検出素子の）突出部
１１５，３１５ 内側電極
１１７，３１７ 外側電極
１３１，３３１，４３１ 主体金具
１３１ｎ，３３１ｎ，４３１ｎ （主体金具の）内周面
１３５ｂ，３３５ｂ，４３５ｂ （主体金具の）段付部
１５７，３５７，４５７ 板パッキン（第２パッキン）
１５９，３５９，４５９ 第１パッキン
１６５，３６５，４６５ 線パッキン
１６１，３６１，４６１ 充填封止層
４２１ 素子ホルダ
（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態のガスセンサ１０１の断面図を図１に、第１パッキン１５９及び板パッキン（第２パッキン）１５７付近の部分拡大断面図を図２に示す。さらに、第１パッキン１５９付近の要部の部分拡大断面図を図３に示す。このガスセンサ１０１は、内燃機関の排ガス管に取り付けて、排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサである。ガスセンサ１０１は、軸線Ｃ方向先端側（図中下側）が閉じた有底筒状のガス検出素子（被保持部材）１１１と、このガス検出素子１１１を内側に同軸状に保持する筒状の主体金具１３１とを備える。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態のガスセンサ１０１の断面図を図１に、第１パッキン１５９及び板パッキン（第２パッキン）１５７付近の部分拡大断面図を図２に示す。さらに、第１パッキン１５９付近の要部の部分拡大断面図を図３に示す。このガスセンサ１０１は、内燃機関の排ガス管に取り付けて、排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサである。ガスセンサ１０１は、軸線Ｃ方向先端側（図中下側）が閉じた有底筒状のガス検出素子（被保持部材）１１１と、このガス検出素子１１１を内側に同軸状に保持する筒状の主体金具１３１とを備える。
このうち、ガス検出素子１１１は、軸線Ｃ方向中央付近に周方向に形成され径方向外側に突出する突出部１１３を有する。この突出部１１３は、その先端側に位置し先端側から基端側に向けて拡がる第１テーパ状外周面（先端面（先端側保持面））１１３ｔ１と、基端側に位置し基端側から先端側に向けて拡がる第２テーパ状外周面（基端面（基端側保持面））１１３ｔ２と、これらの面を結ぶ同径な中央外周面１１３ｍとを有する。さらに詳細には、図３に示すように、第２テーパ状外周面（基端面（基端側保持面））１１３ｔ２は、２つの曲面、即ち、先端側に位置し、外側（図３中、右方）に凸の第１曲面１１３ｔ２１と、これに繋がり基端側に位置し、内側（図３中、左方）に凸の第２曲面１１３ｔ２２によって構成されている。ガス検出素子１１１は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質、例えば、部分安定化ジルコニアを主成分とする固体電解質からできている。ガスセンサ素子１１１の内周面１１１ｎの略全面には内側電極１１５が被着形成されている。一方、外周面１１１ｍのうち、主体金具１３１から突出した先端部分の略全面には、外側電極１１７が被着形成されている。また、上記先端部分よりも基端側にも、突出部１１３まで軸線方向に線状に外側電極１１７が被着形成されている。内側電極１１５及び外側電極１１７は、主としてＰｔからできている。
主体金具１３１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）からできており、先端部１３３（図中下側）と中央部１３５と基端部１３７（図中上側）とからなり、内周面１３１ｎにより構成される貫通孔は、基端側から先端側に向けて先細りとなる形状とされている。
先端部１３３は、比較的小径（直径約６．５ｍｍ）な内周面１３３ｎを有し、一方、外周には、このガスセンサ１０１を排ガス管に取り付けるための取付ねじ部１３３ｇが周方向に形成されている。また、先端部１３３の先端側には、ガス検出素子１１１の先端部を保護するための保護キャップ１５１が装着されている。保護キャップ１５１は、ステンレス鋼からできており、有底筒状をなし、排気管内の排気ガスをガスセンサ１０１の内部に導入するための通気孔１５１ｋを多数有する。一方、先端部１３３の基端側には、ステンレス鋼からなるガスケット１５３が取り付けられている。
先端部１３３は、比較的小径（直径約６．５ｍｍ）な内周面１３３ｎを有し、一方、外周には、このガスセンサ１０１を排ガス管に取り付けるための取付ねじ部１３３ｇが周方向に形成されている。また、先端部１３３の先端側には、ガス検出素子１１１の先端部を保護するための保護キャップ１５１が装着されている。保護キャップ１５１は、ステンレス鋼からできており、有底筒状をなし、排気管内の排気ガスをガスセンサ１０１の内部に導入するための通気孔１５１ｋを多数有する。一方、先端部１３３の基端側には、ステンレス鋼からなるガスケット１５３が取り付けられている。
中央部１３５は、先端部１３３の内周面１３３ｎと繋がり基端側に向けて拡がる第１テーパ状内周面（支持面）１３５ｔ１を有する第１段付部１３５ｂと、この第１テーパ状内周面１３５ｔ１と繋がり、上記内周面１３３ｎより径大（直径約９．１ｍｍ）な中央内周面１３５ｎを有する筒部１３５ｃと、この中央内周面１３５ｎと繋がり基端側に向けて拡がる第２テーパ状内周面１３５ｔ２を有する第２段付部１３５ｄとからなる。中央部１３５の外側は、このガスセンサ１０１を排ガス管に取り付ける際に利用される六角フランジ部（工具係合部）１３５ｒとされている。
基端部１３７は、中央部１３５の第２テーパ状内周面１３５ｔ２に繋がり、上記中央内主面１３５ｎより径大（直径約１２．５ｍｍ）な内周面１３７ｎを有する。
基端部１３７は、中央部１３５の第２テーパ状内周面１３５ｔ２に繋がり、上記中央内主面１３５ｎより径大（直径約１２．５ｍｍ）な内周面１３７ｎを有する。
主体金具１３１の中央部１３５の第１テーパ状内周面１３５ｔ１上には、環状で厚さ０．３ｍｍの金属製（ＳＵＳ４３０）の板パッキン１５７が配置され、第１テーパ状内周面１３５ｔ１に密着している。そして、この板パッキン１５７上には、主体金具１３１に同軸状に内挿されたガス検出素子１１１の突出部１１３の第１テーパ状外周面１１３ｔ１が当接している。即ち、主体金具１３１の中央部１３５の第１段付部１３５ｂとガス検出素子１１１の突出部１１３とは、板パッキン１５７を介して面同士で確実に係合している。これにより、板パッキン１５７は、ガス検出素子１１１の外側電極１１７と主体金具１３１とを、電気的に確実に接続している。
内挿されたガス検出素子１１１の突出部１１３の基端側には、ガス検出素子１１１の突出部１１３と主体金具１３１の内周面１３１ｎ（中央部１３５の中央内周面１３５ｎ）との隙間を塞ぐ位置に、Ｎｉを主成分としたＮＷ２２０１（ＪＩＳ Ｈ４５５１−２００２）
からなるＣ状の第１パッキン１５９が配置されている。即ち、第１パッキン１５９は、突出部１１３の第２テーパ状外周面１１３ｔ２と主体金具１３１の中央内周面１３５ｎとがなす鋭角な間隙１２０に、断面くさび型形状をなして配設され、突出部１１３の第２テーパ状外周面１１３ｔ２と主体金具１３１の中央内周面１３５ｎにそれぞれ圧接している。より具体的には、間隙１２０（図３参照）のうち、先端側の部分は、突出部１１３の第２テーパ状外周面１１３ｔ２の先端側が第１曲面１１３ｔ２１となっているため、突出部１１３の第２テーパ状外周面１１３ｔ２と主体金具１３１の中央内周面１３５ｎのなす角が先端側ほど小さくなる形態となっている。そして、第１パッキン１５９は、この角度が小さくなる部分にまで配設されている。なお、第１パッキン１５９は、本来直径約０．６ｍｍの線パッキンであったが、軸線方向先端側に押圧することにより塑性変形され、上記のようにくさび型形状をなしている。
からなるＣ状の第１パッキン１５９が配置されている。即ち、第１パッキン１５９は、突出部１１３の第２テーパ状外周面１１３ｔ２と主体金具１３１の中央内周面１３５ｎとがなす鋭角な間隙１２０に、断面くさび型形状をなして配設され、突出部１１３の第２テーパ状外周面１１３ｔ２と主体金具１３１の中央内周面１３５ｎにそれぞれ圧接している。より具体的には、間隙１２０（図３参照）のうち、先端側の部分は、突出部１１３の第２テーパ状外周面１１３ｔ２の先端側が第１曲面１１３ｔ２１となっているため、突出部１１３の第２テーパ状外周面１１３ｔ２と主体金具１３１の中央内周面１３５ｎのなす角が先端側ほど小さくなる形態となっている。そして、第１パッキン１５９は、この角度が小さくなる部分にまで配設されている。なお、第１パッキン１５９は、本来直径約０．６ｍｍの線パッキンであったが、軸線方向先端側に押圧することにより塑性変形され、上記のようにくさび型形状をなしている。
さらに、ガス検出素子１１１の突出部１１３の基端側（第１パッキン１５９の基端側）においては、ガス検出素子１１１の基端側の外周面１１１ｍと主体金具１３１の内周面１３１ｎ（中央部１３５の第２テーパ状内周面１３５ｔ２及び基端部１３７の内周面１３７ｎ）とによって構成された環状の空隙に、主として滑石からなる粉体が充填され、充填封止
層１６１が形成されている。
層１６１が形成されている。
さらに、その基端側、即ち、ガス検出素子１１１の外周面１１１ｍと主体金具１３１の内周面１３１ｎ（基端部１３７の内周面１３７ｎ）とによって構成された環状の空隙には、筒状をなす包囲体１７１の先端部１７３が挿入されている。この包囲体１７１は、アルミナからできている。包囲体１７１の先端部１７３は、周方向に形成され外側に突出する径大部とされ、先端側に向けて拡がるテーパ状外周面１７３ｍを有する。そして、このテーパ状外周面１７３ｍ上には、ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）からなる第２線パッキン１６５が配置され、さらに、この第２線パッキン１６５を覆うように主体金具１３１の基端部１３７の基端が内側に折り曲げられ、第２線パッキン１６５が圧縮されて、かしめられている。この圧縮、かしめにより、充填封止層１６１は軸線方向に圧縮されて、ガス検出素子１１１が主体金具１３１に同軸上に保持されている。また、圧縮、かしめによって生じる充填封止層１６１の弾性力（応力）により、ガス検出素子１１１の外周面１１１ｍと主体金具１３１の内周面１３１ｎとの間のシール性が確保されている。
ガス検出素子１１１の内側には、素子側端子１８１が挿入され、ガス検出素子１１１の内側電極１１５と電気的に接続している。さらに、この素子側端子１８１は、ガス検出素子１１１からの出力信号を外部に出力するために包囲体１７１の内側に形成された包囲体側端子１８３と電気的に接続している。これら素子側端子１８１及び包囲体側端子１８３はインコネル等のＮｉ合金からできている。
以上で説明したように、本実施形態のガスセンサ１０１では、第１パッキン１５９は、ガス検出素子１１１の突出部１１３の第２テーパ状外周面（基端面（基端側保持面））１１３ｔ２に圧接していると共に、主体金具１３１の内周面１３１ｎ（中央内周面１３５ｎ）にも圧接している。従って、第１パッキン１５９に外部からの応力が働かなくても、この第１パッキン１５９によってガス検出素子（被保持部材）１１１を主体金具１３１に固定できる。このため、ガスセンサ１０１を長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキン１５９が緩みにくいので、ガス検出素子１１１の位置ずれを抑制し、板パッキン（第２パッキン）１５７と、ガス検出素子１１１の突出部１１３の第１テーパ状外周面（先端面）１１３ｔ１にある外側電極１１７、及び、主体金具１３１の第１段付部１３５ｂの第１テーパ状内周面（支持面）１３５ｔ１との接触不良を抑制できる。よって、ガス検出素子１１１の外側電極１１７と主体金具１３１との電気的接続の信頼性を向上させることができる。
特に、本実施形態では、第１パッキン１５９は、間隙１２０に挿入した線パッキンを軸線方向に押圧して塑性変形させることにより、断面くさび型形状としている。このような第１パッキン１５９は、パッキンが塑性変形するほど強く押圧されてくさび型形状となっているため、第２テーパ状外周面１１３ｔ２及び中央内周面１３５ｎにそれぞれ強く圧接している。従って、ガス検出素子１１１と主体金具１３１とを強固に固定できる。
さらに、間隙１２０の先端側部分では、第２テーパ状外周面１１３ｔ２と内周面１３１ｎとのなす角が先端側ほど小さくなる形態（図３の第１曲面１１３ｔ２１）とされ、この部分にまで第１パッキン１５９が配設されているので、第１パッキン１５９の先端側ほどくさびの効果が大きくなり、ガス検出素子１１１と主体金具１３１とをより強固に固定できる。
さらに、間隙１２０の先端側部分では、第２テーパ状外周面１１３ｔ２と内周面１３１ｎとのなす角が先端側ほど小さくなる形態（図３の第１曲面１１３ｔ２１）とされ、この部分にまで第１パッキン１５９が配設されているので、第１パッキン１５９の先端側ほどくさびの効果が大きくなり、ガス検出素子１１１と主体金具１３１とをより強固に固定できる。
また、本実施形態では、ガス検出素子１１１の基端側の外周面１１１ｍと主体金具１３１の内周面１３１ｎ（中央部１３５の第２テーパ状内周面１３５ｔ２及び基端部１３７の内周面１３７ｎ）とによって構成された環状の空隙に、粉体が充填されてなる充填封止層１６１を有する。従って、ガス検出素子１１１と主体金具１３１との間のシール性能をより向上させることができる。
その上、上記のような第１パッキン１５９により、ガスセンサ１０１の長期間の使用でかしめゆるみ等が起きても、粉体がガス検出素子１１１の突出部１１３の外周面（中央外周面１１３ｍ）と主体金具１３１の内周面（中央内周面１３５ｎ）との隙間を通って板パッキン１５７まで達することを抑制し、板パッキン１５７とガス検出素子１１１、または、板パッキン１５７と主体金具１３１との間に入り込んで、これらの接触が不良となることを抑制することができる。
その上、上記のような第１パッキン１５９により、ガスセンサ１０１の長期間の使用でかしめゆるみ等が起きても、粉体がガス検出素子１１１の突出部１１３の外周面（中央外周面１１３ｍ）と主体金具１３１の内周面（中央内周面１３５ｎ）との隙間を通って板パッキン１５７まで達することを抑制し、板パッキン１５７とガス検出素子１１１、または、板パッキン１５７と主体金具１３１との間に入り込んで、これらの接触が不良となることを抑制することができる。
次いで、上記ガスセンサ１０１の製造方法について説明する。
まず、公知の方法により所定形状に成型した主体金具１３１を用意する。また一方で、公知の手法により固体電解質体に内側電極１１５と外側電極１１７を被着させ焼成したガス検出素子１１１を用意する。
そして、主体金具１３１に厚さ約０．３ｍｍの板パッキン１５７を挿入し、板パッキン１５７を中央部１３５の段付部１３５ｂの第１テーパ状内周面１３５ｔ１上に配置する（第２パッキン挿入工程）。
まず、公知の方法により所定形状に成型した主体金具１３１を用意する。また一方で、公知の手法により固体電解質体に内側電極１１５と外側電極１１７を被着させ焼成したガス検出素子１１１を用意する。
そして、主体金具１３１に厚さ約０．３ｍｍの板パッキン１５７を挿入し、板パッキン１５７を中央部１３５の段付部１３５ｂの第１テーパ状内周面１３５ｔ１上に配置する（第２パッキン挿入工程）。
次に、主体金具１３１にガス検出素子１１１を同軸状に挿入し、ガス検出素子１１１の突出部１１３の第１テーパ状外周面１１３ｔ１を板パッキン１５７に当接させる（素子挿入工程）。
その後、板パッキン１５７とガス検出素子１１１とを約３ｋＮの力で軸線方向に押圧することにより、板パッキン１５７を中央部１３５の段付部１３５ｂの第１テーパ状内周面１３５ｔ１にならわせ密着させる（第２パッキン押圧工程）。
次に、ガス検出素子１１１が内挿された主体金具１３１に、第１パッキン１５９となる線パッキン１５９を挿入し、線パッキン１５９をガス検出素子１１１の突出部１１３の基端側であって、ガス検出素子１１１の外周面１１１ｍと主体金具１３１の内周面１３１ｎとの間（間隙１２０）に配置する（線パッキン挿入工程）（図５参照）。
その後、板パッキン１５７とガス検出素子１１１とを約３ｋＮの力で軸線方向に押圧することにより、板パッキン１５７を中央部１３５の段付部１３５ｂの第１テーパ状内周面１３５ｔ１にならわせ密着させる（第２パッキン押圧工程）。
次に、ガス検出素子１１１が内挿された主体金具１３１に、第１パッキン１５９となる線パッキン１５９を挿入し、線パッキン１５９をガス検出素子１１１の突出部１１３の基端側であって、ガス検出素子１１１の外周面１１１ｍと主体金具１３１の内周面１３１ｎとの間（間隙１２０）に配置する（線パッキン挿入工程）（図５参照）。
次に、この線パッキン１５９を軸線方向先端側に押圧し、線パッキン１５９を軸線方向に塑性変形させ、第１パッキン１５９を形成する（第１パッキン形成工程）。具体的には、図４に示す押圧治具２０１を利用し、図５に示すように、約５ｋＮの力で線パッキン１５９を図中に矢印で示す軸線方向先端側に押圧する。ここで、押圧治具２０１は、筒状をなし、小径な先端部２０３と径大な基端部２０５とからなる。先端部２０３は、ガス検出素子１１１の基端側の外周面１１１ｍと主体金具１３１の内周面１３１ｎとによって構成された空隙に挿入可能な大きさとされており、さらに、その先端２０３ｓは、線パッキン１５９を押圧できるように肉薄な形状とされている。第１パッキン形成工程により、線パッキン１５９は、断面が円形からくさび型形状に塑性変形し、ガス検出素子１１１の突出部１１３の第２テーパ状外周面１１３ｔ２と主体金具１３１の中央部１３５の中央内周面１３５ｎとにそれぞれ圧接する。
次に、充填封止層１６１を形成するために、公知の手法により、滑石を主成分とする粉体をガス検出素子１１１の基端側の外周面１１１ｍと主体金具１３１の内周面１３１ｎとによって構成された空隙に充填する。
その後、上記空隙に、包囲体１７１の先端部１７３を挿入し、軸線方向に押圧する。その後、線パッキン１６５を挿入し、包囲体１７１の先端部１７３のテーパ状外周面１７３ｍ上に配置する。そして、主体金具１３１の基端部１３７の基端を内側に折り曲げ軸線方向に圧縮してかしめる。
次に、ガス検出素子１１１内に素子側端子１８１を挿入し、ガス検出素子１１１の内側電極１１５と接触させる。またこれと共に、包囲体１７１の内側に包囲体側端子１８３を挿入し固定する。その後は、主体金具１３１の先端に保護キャップ１５１を装着し、また、主体金具１３１の先端部１３３の基端側にガスケット１５３を取り付ける。
このようにしてガスセンサ１０１が完成する。
その後、上記空隙に、包囲体１７１の先端部１７３を挿入し、軸線方向に押圧する。その後、線パッキン１６５を挿入し、包囲体１７１の先端部１７３のテーパ状外周面１７３ｍ上に配置する。そして、主体金具１３１の基端部１３７の基端を内側に折り曲げ軸線方向に圧縮してかしめる。
次に、ガス検出素子１１１内に素子側端子１８１を挿入し、ガス検出素子１１１の内側電極１１５と接触させる。またこれと共に、包囲体１７１の内側に包囲体側端子１８３を挿入し固定する。その後は、主体金具１３１の先端に保護キャップ１５１を装着し、また、主体金具１３１の先端部１３３の基端側にガスケット１５３を取り付ける。
このようにしてガスセンサ１０１が完成する。
以上で説明したように、本実施形態のガスセンサ１０１の製造方法では、第２パッキン押圧工程において、板パッキン（第２パッキン）１５７を軸線方向に押圧して、板パッキン１５７を主体金具１３１の段付部１３５ｂの第１テーパ状内周面（支持面）１３５ｔ１に密着させている。このため、板パッキン１５７と主体金具１３１との接触が良好となる。また、第１パッキン形成工程において、線パッキン１５９を軸線方向に押圧し、これをくさび型形状に塑性変形させて、線パッキン（第１パッキン）１５９を、ガス検出素子１１１の突出部１１３の第２テーパ状外周面１１３ｔ２と主体金具１３１の中央部１３５の中央内周面１３５ｎにそれぞれ圧接させている。従って、第１パッキン１５９に外部からの応力が働かなくても、この第１パッキン１５９によってガス検出素子（被保持部材）１１１を主体金具１３１に固定できる。このため、ガスセンサ１０１を長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキン１５９が緩みにくいので、ガス検出素子１１１の位置ずれが抑制され、板パッキン１５７と、ガス検出素子１１１の突出部１１３の第１テーパ状外周面（先端面）１１３ｔ１にある外側電極１１７、及び、主体金具１３１の第１段付部１３５ｂの第１テーパ状内周面（支持面）１３５ｔ１との接触不良を抑制できる。よって、ガス検出素子１１１の外側電極１１７と主体金具１３１との電気的接続の信頼性を向上させることができる。加えて、線パッキン１５９を利用し、これを塑性変形させて、上記のような第１パッキン１５９を形成しているので、安価にかつ容易にガスセンサ１０１を製造することができる。
（実施形態２）
次いで、第２の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
本実施形態に係るガスセンサの要部の部分拡大断面図を図６に示す。このガスセンサでは、板パッキン（第２パッキン）をなくしている点が、上記実施形態１と異なる。それ以外の部分は、上記実施形態１と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。
次いで、第２の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
本実施形態に係るガスセンサの要部の部分拡大断面図を図６に示す。このガスセンサでは、板パッキン（第２パッキン）をなくしている点が、上記実施形態１と異なる。それ以外の部分は、上記実施形態１と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態では、主体金具１３１の中央部１３５の第１テーパ状内周面１３５ｔ１上に、板パッキンが存在しない。即ち、主体金具１３１の中央部１３５の第１段付部１３５ｂとガス検出素子１１１の突出部１１３とが直接係合し、ガス検出素子１１１の外側電極１１７と主体金具１３１とが直接電気的に接続している。
このようなものでも、第１パッキン１５９は、ガス検出素子１１１の突出部１１３の第２テーパ状外周面（基端面（基端側保持面））１１３ｔ２に強く圧接すると共に、主体金具１３１の内周面１３１ｎ（中央内周面１３５ｎ）にも強く圧接する。従って、第１パッキン１５９に外部からの応力が働かなくても、この第１パッキン１５９によってガス検出素子（被保持部材）１１１を主体金具１３１に固定できる。このため、ガスセンサ１０１を長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキン１５９が緩みにくいので、ガス検出素子１１１の位置ずれを抑制し、板パッキン１５７と、ガス検出素子１１１の突出部１１３の第１テーパ状外周面（先端面）１１３ｔ１にある外側電極１１７、及び、主体金具１３１の第１段付部１３５ｂの第１テーパ状内周面（支持面）１３５ｔ１との接触不良を抑制できる。よって、ガス検出素子１１１の外側電極１１７と主体金具１３１との電気的接続の信頼性を向上させることができる。
その他、上記実施形態１と同様な部分は同様な効果を奏する。
このようなものでも、第１パッキン１５９は、ガス検出素子１１１の突出部１１３の第２テーパ状外周面（基端面（基端側保持面））１１３ｔ２に強く圧接すると共に、主体金具１３１の内周面１３１ｎ（中央内周面１３５ｎ）にも強く圧接する。従って、第１パッキン１５９に外部からの応力が働かなくても、この第１パッキン１５９によってガス検出素子（被保持部材）１１１を主体金具１３１に固定できる。このため、ガスセンサ１０１を長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキン１５９が緩みにくいので、ガス検出素子１１１の位置ずれを抑制し、板パッキン１５７と、ガス検出素子１１１の突出部１１３の第１テーパ状外周面（先端面）１１３ｔ１にある外側電極１１７、及び、主体金具１３１の第１段付部１３５ｂの第１テーパ状内周面（支持面）１３５ｔ１との接触不良を抑制できる。よって、ガス検出素子１１１の外側電極１１７と主体金具１３１との電気的接続の信頼性を向上させることができる。
その他、上記実施形態１と同様な部分は同様な効果を奏する。
なお、本実施形態のガスセンサの製造方法においては、板パッキンが存在しないことに伴い、それに関わる工程が省略される。即ち、主体金具１３１とガス検出素子１１１を用意した後、第２パッキン挿入工程を行わずに、素子挿入工程を行う。次に、第２パッキン押圧工程を行わずに、線パッキン挿入工程を行う。そしてその後、上記実施形態１と同様に、第１パッキン形成工程を行う。その後は、上記実施形態１と同様にして、ガスセンサを完成させる。
本実施形態においても、第１パッキン形成工程を行って、第１パッキン１５９を形成しているので、第１パッキン１５９に外部からの応力が働かなくても、この第１パッキン１５９によってガス検出素子（被保持部材）１１１を主体金具１３１に固定できる。このため、ガスセンサ１０１を長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキン１５９が緩みにくいので、ガス検出素子１１１の位置ずれが抑制され、ガス検出素子１１１の突出部１１３の第１テーパ状外周面（先端面）１１３ｔ１にある外側電極１１７と、主体金具１３１の第１段付部１３５ｂの第１テーパ状内周面（支持面）１３５ｔ１との接触不良を抑制できる。よって、ガス検出素子１１１の外側電極１１７と主体金具１３１との電気的接続の信頼性を向上させることができる。加えて、線パッキン１５９を利用し、これを塑性変形させて、上記のような第１パッキン１５９を形成しているので、安価にかつ容易にガスセンサを製造することができる。
（実施形態３）
次いで、第３の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態１または２と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
本実施形態に係るガスセンサ３０１の断面図を図７に、第１パッキン３５９及び板パッキン（第２パッキン）３５７付近の部分拡大断面図を図８に示す。さらに、第１パッキン３５９付近の要部の部分拡大断面図を図９に示す。このガスセンサ３０１も、内燃機関の排ガス管に取り付けて、排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサである。ガスセンサ３０１は、軸線Ｃ方向先端側（図中下側）が閉じた有底筒状のガス検出素子（被保持部材）３１１と、このガス検出素子３１１を内側に同軸状に保持する筒状の主体金具３３１とを備える。
次いで、第３の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態１または２と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
本実施形態に係るガスセンサ３０１の断面図を図７に、第１パッキン３５９及び板パッキン（第２パッキン）３５７付近の部分拡大断面図を図８に示す。さらに、第１パッキン３５９付近の要部の部分拡大断面図を図９に示す。このガスセンサ３０１も、内燃機関の排ガス管に取り付けて、排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサである。ガスセンサ３０１は、軸線Ｃ方向先端側（図中下側）が閉じた有底筒状のガス検出素子（被保持部材）３１１と、このガス検出素子３１１を内側に同軸状に保持する筒状の主体金具３３１とを備える。
このうち、ガス検出素子３１１は、軸線Ｃ方向中央付近に周方向に形成され径方向外側に突出する突出部３１３を有する。この突出部３１３は、その先端側に位置し先端側から基端側に向けて拡がる第１テーパ状外周面（先端面（先端側保持面））３１３ｔ１と、基端側に位置し基端側から先端側に向けて拡がる第２テーパ状外周面（基端面（基端側保持面））３１３ｔ２と、これらの面を結ぶ同径な中央外周面３１３ｍとを有する。さらに詳細には、図９に示すように、第２テーパ状外周面（基端面（基端側保持面））３１３ｔ２は、２つの曲面、即ち、先端側に位置し、外側（図９中、右方）に凸の第１曲面３１３ｔ２１と、これに繋がり基端側に位置し、内側（図９中、左方）に凸の第２曲面３１３ｔ２２によって構成されている。ガス検出素子３１１は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質、例えば、部分安定化ジルコニアを主成分とする固体電解質からできている。ガスセンサ素子３１１の内周面３１１ｎの略全面には内側電極３１５が被着形成されている。一方、外周面３１１ｍのうち、主体金具３３１から突出した先端部分の略全面には、外側電極３１７が被着形成されている。さらに、この外側電極３１７上には、絶縁性の多孔質保護層３１９が形成されている。なお、内側電極３１５及び外側電極３１７は、主としてＰｔからできている。ガス検出素子３１１の内側には、ヒータ３１２が挿入されている。ヒータ３１２は棒状のセラミックヒータであり、アルミナを主とする芯材に抵抗発熱体を有する発熱部が形成されている。
主体金具３３１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）からできており、先端部３３３（図中下側）と中央部３３５と基端部３３７（図中上側）とからなり、内周面３３１ｎにより構成される貫通孔は、基端側から先端側に向けて先細りとなる形状とされている。
先端部３３３は、比較的小径な内周面３３３ｎを有する。この先端部３３３及び後述する中央部３３５の外側には、このガスセンサ３０１を排ガス管に取り付けるための取付ねじ部３３３ｇが周方向に形成されている。また、先端部３３３の先端側には、ガス検出素子３１１の先端部を保護するための保護キャップ３５１が装着されている。保護キャップ３５１は、ステンレス鋼からできており、有底筒状をなし、排気管内の排気ガスをガスセン
サ３０１の内部に導入するための通気孔３５１ｋを多数有する。
先端部３３３は、比較的小径な内周面３３３ｎを有する。この先端部３３３及び後述する中央部３３５の外側には、このガスセンサ３０１を排ガス管に取り付けるための取付ねじ部３３３ｇが周方向に形成されている。また、先端部３３３の先端側には、ガス検出素子３１１の先端部を保護するための保護キャップ３５１が装着されている。保護キャップ３５１は、ステンレス鋼からできており、有底筒状をなし、排気管内の排気ガスをガスセン
サ３０１の内部に導入するための通気孔３５１ｋを多数有する。
中央部３３５は、先端部３３３の内周面３３３ｎと繋がり基端側に向けて拡がる第１テーパ状内周面（支持面）３３５ｔ１を有する第１段付部３３５ｂと、この第１テーパ状内周面３３５ｔ１と繋がり、上記内周面３３３ｎより径大な中央内周面３３５ｎを有する筒部３３５ｃと、この中央内周面３３５ｎと繋がり基端側に向けて拡がる第２テーパ状内周面３３５ｔ２を有する第２段付部３３５ｄとからなる。この中央部３３５の外側には、ステンレス鋼からなるガスケット３５３が取り付けられている。
基端部３３７は、中央部３３５の第２テーパ状内周面３３５ｔ２に繋がり、上記中央内周面３３５ｎより径大な内周面３３７ｎを有する。基端部３３７の先端部分の外側は、このガスセンサ３０１を排ガス管に取り付ける際に利用される六角フランジ部（工具係合部）３３７ｒとされている。
基端部３３７は、中央部３３５の第２テーパ状内周面３３５ｔ２に繋がり、上記中央内周面３３５ｎより径大な内周面３３７ｎを有する。基端部３３７の先端部分の外側は、このガスセンサ３０１を排ガス管に取り付ける際に利用される六角フランジ部（工具係合部）３３７ｒとされている。
主体金具３３１の中央部３３５の第１テーパ状内周面３３５ｔ１上には、環状で金属製（ＳＵＳ４３０）の板パッキン３５７（第２パッキン）が配置され、第１テーパ状内周面３３５ｔ１に密着している。そして、この板パッキン３５７上には、主体金具３３１に同軸状に内挿されたガス検出素子３１１の突出部３１３の第１テーパ状外周面３１３ｔ１が当接している。即ち、主体金具３３１の中央部３３５の第１段付部３３５ｂとガス検出素子３１１の突出部３１３とは、板パッキン３５７を介して面同士で確実に係合している。
内挿されたガス検出素子３１１の突出部３１３の基端側には、ガス検出素子３１１の突出部３１３と主体金具３３１の内周面３３１ｎ（中央部３３５の中央内周面３３５ｎ）との隙間を塞ぐ位置に、Ｎｉを主成分としたＮＷ２２０１（ＪＩＳ Ｈ４５５１−２００２）
からなるＣ状の第１パッキン３５９が配置されている。即ち、第１パッキン３５９は、突出部３１３の第２テーパ状外周面３１３ｔ２と主体金具３３１の中央内周面３３５ｎとがなす鋭角な間隙３２０に、断面くさび型形状をなして配設され、突出部３１３の第２テーパ状外周面３１３ｔ２と主体金具３３１の中央内周面３３５ｎにそれぞれ圧接している。より具体的には、間隙３２０（図９参照）の先端部分は、突出部３１３の第２テーパ状外周面３１３ｔ２の先端側が第１曲面３１３ｔ２１となっているため、第２テーパ状外周面３１３ｔ２と中央内周面３３５ｎとのなす角が先端側ほど小さくなる形態となっている。そして、第１パッキン３５９は、この角度が小さくなる部分にまで配設されている。なお、第１パッキン３５９は、線パッキンを軸線方向先端側に押圧することにより、塑性変形されてくさび型形状をなしている。
からなるＣ状の第１パッキン３５９が配置されている。即ち、第１パッキン３５９は、突出部３１３の第２テーパ状外周面３１３ｔ２と主体金具３３１の中央内周面３３５ｎとがなす鋭角な間隙３２０に、断面くさび型形状をなして配設され、突出部３１３の第２テーパ状外周面３１３ｔ２と主体金具３３１の中央内周面３３５ｎにそれぞれ圧接している。より具体的には、間隙３２０（図９参照）の先端部分は、突出部３１３の第２テーパ状外周面３１３ｔ２の先端側が第１曲面３１３ｔ２１となっているため、第２テーパ状外周面３１３ｔ２と中央内周面３３５ｎとのなす角が先端側ほど小さくなる形態となっている。そして、第１パッキン３５９は、この角度が小さくなる部分にまで配設されている。なお、第１パッキン３５９は、線パッキンを軸線方向先端側に押圧することにより、塑性変形されてくさび型形状をなしている。
さらに、ガス検出素子３１１の突出部３１３の基端側（第１パッキン３５９の基端側）においては、ガス検出素子３１１の基端側の外周面３１１ｍと主体金具３３１の内周面３３１ｎ（中央部３３５の第２テーパ状内周面３３５ｔ２及び基端部３３７の内周面３３７ｎ）とによって構成された環状の空隙に、主として滑石からなる粉体が充填され、充填封止層３６１が形成されている。
さらに、その基端側、即ち、ガス検出素子３１１の外周面３１１ｍと主体金具３３１の内周面３３１ｎ（基端部３３７の内周面３３７ｎ）とによって構成された環状の空隙には、アルミナからなり、筒状をなすインシュレータ３７１が挿入されている。そして、このインシュレータ３７１の基端上には、ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）からなる第２線パッキン３６５が配置され、さらに、この第２線パッキン３６５を覆うように主体金具３３１の基端部３３７の基端が内側に折り曲げられ、第２線パッキン３６５が圧縮されて、かしめられている。この圧縮、かしめにより、充填封止層３６１は軸線方向に圧縮されて、ガス検出素子３１１が主体金具３３１に同軸状に保持されている。また、圧縮、かしめによって生じる充填封止層３６１の弾性力（応力）により、ガス検出素子３１１の外周面３１１ｍと主体金具３３１の内周面３３１ｎとの間のシール性が確保されている。
主体金具３３１の基端部３３７には、筒状の金属外筒３７５が外側からレーザ溶接により固着されている。また、この金属外筒３７５の基端側開口部には、ゴムで構成されたグロメット３７７が嵌入され加締められている。グロメット３７７の中心部には、大気を金属外筒３７５内に導入する一方、水分の進入を防ぐフィルタ部材３７９が配置されている。またこのグロメット３７７の先端側には、絶縁性のアルミナセラミックからなるセパレータ３８１が設けられている。そして、セパレータ３８１及びグロメット３７７を貫通してセンサ出力リード線３８３，３８４及びヒータリード線３８５，３８６が配置されている。
また、セパレータ３８１の内側には、センサ出力リード線３８３，３８４と電気的に接続するセンサ端子金具３８７，３８８のコネクタ部３８７ｆ，３８８ｆ、及び、ヒータリード線３８５，３８６と電気的に接続するヒータ端子部材３９１，３９２が、それぞれ互いに絶縁されつつ保持されている。さらに、セパレータ３８１の内側には、ヒータ３１２の基端部が挿入され、ヒータ端子部材３９１，３９２と電気的に接続した状態で保持されている。一方のセンサ端子金具３８７の先端部３８７ｅは、ガス検出素子３１１の有底孔内に挿入されて、ガス検出素子３１１の内側電極３１５と電気的に接続している。他方のセンサ端子金具３８８の先端部３８８ｅは、ガス検出素子３１１の外周に形成された外側電極３１７と電気的に接続している。
また、セパレータ３８１の先端側の周囲には、金属外筒３７５を付勢し、金属外筒３７５の内側にセパレータ３８１を保持する付勢金具３９３が装着されている。
また、セパレータ３８１の先端側の周囲には、金属外筒３７５を付勢し、金属外筒３７５の内側にセパレータ３８１を保持する付勢金具３９３が装着されている。
以上で説明したように、本実施形態のガスセンサ３０１では、第１パッキン３５９は、ガス検出素子３１１の突出部３１３の第２テーパ状外周面（基端面（基端側保持面））３１３ｔ２に強く圧接していると共に、主体金具３３１の内周面３３１ｎ（中央内周面３３５ｎ）にも強く圧接している。従って、第１パッキン３５９に外部からの応力が働かなくても、この第１パッキン３５９によってガス検出素子（被保持部材）３１１を主体金具３３１に固定できる。このため、ガスセンサ３０１を長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキン３５９が緩みにくいので、ガス検出素子３１１の位置ずれを抑制することができる。
特に、本実施形態では、第１パッキン３５９は、間隙３２０に挿入した線パッキンを軸線方向に押圧して塑性変形させることにより、断面くさび型形状としている。このような第１パッキン３５９は、パッキンが塑性変形するほど強く押圧されてくさび型形状となっているため、第２テーパ状外周面３１３ｔ２及び中央内周面３３５ｎにそれぞれ強く圧接している。従って、ガス検出素子３１１と主体金具３３１とを強固に固定できる。
さらに、間隙３２０は先端側ほど、第２テーパ状外周面３１３ｔ２と内周面３３１ｎとのなす角が小さくなる形態（図９の第１曲面３１３ｔ２１）とされ、この部分まで第１パッキン３５９が配設されているので、第１パッキン３５９の先端側ほどくさびの効果が大きくなり、ガス検出素子３１１と主体金具３３１とをより強固に固定できる。
さらに、間隙３２０は先端側ほど、第２テーパ状外周面３１３ｔ２と内周面３３１ｎとのなす角が小さくなる形態（図９の第１曲面３１３ｔ２１）とされ、この部分まで第１パッキン３５９が配設されているので、第１パッキン３５９の先端側ほどくさびの効果が大きくなり、ガス検出素子３１１と主体金具３３１とをより強固に固定できる。
さらに、本実施形態では、ガス検出素子３１１の基端側の外周面３１１ｍと主体金具３３１の内周面３３１ｎ（中央部３３５の第２テーパ状内周面３３５ｔ２及び基端部３３７の内周面３３７ｎ）とによって構成された環状の空隙に、粉体が充填されてなる充填封止層３６１を有する。従って、ガス検出素子３１１と主体金具３３１との間のシール性能をより向上させることができる。
その上、上記のような第１パッキン３５９により、ガスセンサ３０１の長期間の使用でかしめゆるみ等が起きても、粉体がガス検出素子３１１の突出部３１３の外周面（中央外周面３１３ｍ）と主体金具３３１の内周面（中央内周面３３５ｎ）との隙間を通って板パッキン３５７まで達することを抑制することができる。
その上、上記のような第１パッキン３５９により、ガスセンサ３０１の長期間の使用でかしめゆるみ等が起きても、粉体がガス検出素子３１１の突出部３１３の外周面（中央外周面３１３ｍ）と主体金具３３１の内周面（中央内周面３３５ｎ）との隙間を通って板パッキン３５７まで達することを抑制することができる。
次いで、上記ガスセンサ３０１の製造方法について説明する。
まず、公知の方法により所定形状に成型した主体金具３３１を用意する。また一方で、公知の手法により固体電解質体に内側電極３１５と外側電極３１７等を被着させ焼成したガス検出素子３１１を用意する。
そして、主体金具３３１に板パッキン３５７を挿入し、板パッキン３５７を中央部３３５の段付部３３５ｂの第１テーパ状内周面３３５ｔ１上に配置する（第２パッキン挿入工程）。
まず、公知の方法により所定形状に成型した主体金具３３１を用意する。また一方で、公知の手法により固体電解質体に内側電極３１５と外側電極３１７等を被着させ焼成したガス検出素子３１１を用意する。
そして、主体金具３３１に板パッキン３５７を挿入し、板パッキン３５７を中央部３３５の段付部３３５ｂの第１テーパ状内周面３３５ｔ１上に配置する（第２パッキン挿入工程）。
次に、主体金具３３１にガス検出素子３１１を同軸状に挿入し、ガス検出素子３１１の突出部３１３の第１テーパ状外周面３１３ｔ１を板パッキン３５７に当接させる（素子挿入工程）。
その後、板パッキン３５７とガス検出素子３１１とを約３ｋＮの力で軸線方向に押圧することにより、板パッキン３５７を中央部３３５の段付部３３５ｂの第１テーパ状内周面３３５ｔ１にならわせ密着させる（第２パッキン押圧工程）。
次に、ガス検出素子３１１が内挿された主体金具３３１に、第１パッキン３５９となる線パッキン３５９を挿入し、線パッキン３５９をガス検出素子３１１の突出部３１３の基端側であって、ガス検出素子３１１の外周面３１１ｍと主体金具３３１の内周面３３１ｎとの間（間隙３２０）に配置する（線パッキン挿入工程）。
その後、板パッキン３５７とガス検出素子３１１とを約３ｋＮの力で軸線方向に押圧することにより、板パッキン３５７を中央部３３５の段付部３３５ｂの第１テーパ状内周面３３５ｔ１にならわせ密着させる（第２パッキン押圧工程）。
次に、ガス検出素子３１１が内挿された主体金具３３１に、第１パッキン３５９となる線パッキン３５９を挿入し、線パッキン３５９をガス検出素子３１１の突出部３１３の基端側であって、ガス検出素子３１１の外周面３１１ｍと主体金具３３１の内周面３３１ｎとの間（間隙３２０）に配置する（線パッキン挿入工程）。
次に、この線パッキン３５９を軸線方向先端側に押圧し、線パッキン３５９を軸線方向に塑性変形させ、第１パッキン３５９を形成する（第１パッキン形成工程）。具体的には、図４に示したような押圧治具を利用し、約５ｋＮの力で線パッキン３５９を軸線方向先端側に押圧する。これにより、線パッキン３５９は、断面が円形からくさび型形状に塑性変形し、ガス検出素子３１１の突出部３１３の第２テーパ状外周面３１３ｔ２と主体金具３３１の中央部３３５の中央内周面３３５ｎとにそれぞれ強く圧接する。
次に、充填封止層３６１を形成するために、公知の手法により、滑石を主成分とする粉体をガス検出素子３１１の基端側の外周面３１１ｍと主体金具３３１の内周面３３１ｎとによって構成された空隙に充填する。
その後、上記空隙に、インシュレータ３７１を挿入し、軸線方向に押圧する。その後、線パッキン３６５を挿入して、主体金具３３１の基端部３３７の基端を内側に折り曲げ軸線方向に圧縮してかしめる。また、主体金具３３１の先端に保護キャップ３５１を装着し、主体金具３３１にガスケット３５３を取り付ける。
その後、上記空隙に、インシュレータ３７１を挿入し、軸線方向に押圧する。その後、線パッキン３６５を挿入して、主体金具３３１の基端部３３７の基端を内側に折り曲げ軸線方向に圧縮してかしめる。また、主体金具３３１の先端に保護キャップ３５１を装着し、主体金具３３１にガスケット３５３を取り付ける。
また一方で、センサ端子金具３８７，３８８にそれぞれセンサ出力リード３８３，３８４を接続し、ヒータ端子金具３９１，３９２にヒータリード線３８５，３８６を接続する。そして、これらをセパレータ３８１に挿入すると共に、ヒータ３１２の基端部もセパレータ３８１に挿入する。さらに、セパレータ３８１の外周に付勢金具３８７を装着する。その後、このセパレータ３８１とグロメット３７７を金属外筒３７５に遊挿する。
次に、セパレータ３８１等を有する金属外筒３７５を、ガス検出素子３１１が組み込まれた主体金具３３１の所定位置に当接させる。その後、金属外筒３７５の先端側をかしめて金属外筒３７５と主体金具３３１を仮接続する。
次に、金属外筒３７５の基端側を縮径変形させて、金属外筒３７５内にセパレータ３８１等を固定する。また、金属外筒３７５のさらに基端側をかしめてグロメット３７７を固定する。その後、仮接続しておいた金属外筒３７５と主体金具３３１をレーザ溶接により固設する。
このようにしてガスセンサ３０１が完成する。
次に、セパレータ３８１等を有する金属外筒３７５を、ガス検出素子３１１が組み込まれた主体金具３３１の所定位置に当接させる。その後、金属外筒３７５の先端側をかしめて金属外筒３７５と主体金具３３１を仮接続する。
次に、金属外筒３７５の基端側を縮径変形させて、金属外筒３７５内にセパレータ３８１等を固定する。また、金属外筒３７５のさらに基端側をかしめてグロメット３７７を固定する。その後、仮接続しておいた金属外筒３７５と主体金具３３１をレーザ溶接により固設する。
このようにしてガスセンサ３０１が完成する。
以上で説明したように、本実施形態のガスセンサ３０１の製造方法では、第２パッキン押
圧工程において、板パッキン（第２パッキン）３５７を軸線方向に押圧して、板パッキン３５７を主体金具３３１の段付部３３５ｂの第１テーパ状内周面（支持面）３３５ｔ１に密着させている。このため、板パッキン３５７と主体金具３３１との係合が良好となる。また、第１パッキン形成工程において、線パッキン３５９を軸線方向に押圧し、これを塑性変形させて、線パッキン（第１パッキン）３５９を、ガス検出素子３１１の突出部３１３の第２テーパ状外周面３１３ｔ２と主体金具３３１の中央部３３５の中央内周面３３５ｎとにそれぞれ強く圧接している。従って、第１パッキン３５９に外部からの応力が働かなくても、この第１パッキン３５９によってガス検出素子（被保持部材）３１１を主体金具３３１に固定できる。このため、ガスセンサ３０１を長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキン３５９が緩みにくいので、ガス検出素子３１１の位置ずれを抑制することができる。加えて、線パッキン３５９を利用し、これを塑性変形させて、上記のような第１パッキン３５９を形成しているので、安価にかつ容易にガスセンサ３０１を製造することができる。
圧工程において、板パッキン（第２パッキン）３５７を軸線方向に押圧して、板パッキン３５７を主体金具３３１の段付部３３５ｂの第１テーパ状内周面（支持面）３３５ｔ１に密着させている。このため、板パッキン３５７と主体金具３３１との係合が良好となる。また、第１パッキン形成工程において、線パッキン３５９を軸線方向に押圧し、これを塑性変形させて、線パッキン（第１パッキン）３５９を、ガス検出素子３１１の突出部３１３の第２テーパ状外周面３１３ｔ２と主体金具３３１の中央部３３５の中央内周面３３５ｎとにそれぞれ強く圧接している。従って、第１パッキン３５９に外部からの応力が働かなくても、この第１パッキン３５９によってガス検出素子（被保持部材）３１１を主体金具３３１に固定できる。このため、ガスセンサ３０１を長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキン３５９が緩みにくいので、ガス検出素子３１１の位置ずれを抑制することができる。加えて、線パッキン３５９を利用し、これを塑性変形させて、上記のような第１パッキン３５９を形成しているので、安価にかつ容易にガスセンサ３０１を製造することができる。
（参考形態）
次いで、参考形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態１〜３と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
本参考形態に係るガスセンサ４０１の断面図を図１０に、第１パッキン４５９及び板パッキン（第２パッキン）４５７付近の部分拡大断面図を図１１に示す。さらに、第１パッキン４５９付近の要部の部分拡大断面図を図１２に示す。このガスセンサ４０１も、内燃機関の排ガス管に取り付けて、排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサである。ガスセンサ４０１は、軸線Ｃ方向に延びる棒状のガス検出素子４１１と、このガス検出素子４１１が開口内に挿通された筒状の素子ホルダ（被保持部材）４２１と、この素子ホルダ４２１を内側に保持する筒状の主体金具４３１とを備える。
次いで、参考形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態１〜３と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
本参考形態に係るガスセンサ４０１の断面図を図１０に、第１パッキン４５９及び板パッキン（第２パッキン）４５７付近の部分拡大断面図を図１１に示す。さらに、第１パッキン４５９付近の要部の部分拡大断面図を図１２に示す。このガスセンサ４０１も、内燃機関の排ガス管に取り付けて、排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサである。ガスセンサ４０１は、軸線Ｃ方向に延びる棒状のガス検出素子４１１と、このガス検出素子４１１が開口内に挿通された筒状の素子ホルダ（被保持部材）４２１と、この素子ホルダ４２１を内側に保持する筒状の主体金具４３１とを備える。
このうち、ガス検出素子４１１は、主としてセラミックからなり、被測定ガス中の酸素濃度を測定可能な感ガス特性を有する。ガス検出素子４１１は、固体電解質層の表面（被測定ガスに晒される側の表面）に測定電極、裏面に基準電極を有する形態で形成された長板状の酸素濃淡電池素子と、この酸素濃淡電池素子を活性化させるための、発熱抵抗体が内部に設けられた長板状のヒータとが積層されてなり、軸方向に垂直な断面が矩形状である。センサ素子４１１の後端部４１２の外周のうち、一方の表面には、酸素濃淡電池素子で生じた起電力を引き出すために測定電極と基準電極にリードを介して電気的に接続された複数（２個）の電極端子４１３が形成され、他方の表面には、ヒータの発熱抵抗体に電力を供給するための複数（２個）の電極端子４１４が形成されている。これらの電極端子４１３，４１４は、主としてＰｔからできている。
素子ホルダ４２１は、その先端側の外周に位置し先端側から基端側に向けて拡がる第１テーパ状外周面（先端面（先端側保持面））４２１ｔ１と、基端側の外周に位置し基端側から先端側に向けて拡がる第２テーパ状外周面（基端面（基端側保持面））４２１ｔ２と、これらの面を結ぶ同径な外周面４２１ｍとを有する。素子ホルダ４２１は、絶縁性のセラミックからなる。さらに詳細には、図１２に示すように、第２テーパ状外周面（基端面（基端側保持面））４２１ｔ２は、２つの曲面と１つの平面、即ち、先端側に位置し外側（図１２中、右方）に凸の第１曲面４２１ｔ２１と、基端側に位置し、内側（図１２中、左方）に凸の第２曲面４２１ｔ２３と、これらの面を結ぶ平面４２１ｔ２２とによって構成されている。
主体金具４３１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）からできており、先端部４３３（図中下側）と中央部４３５と基端部４３７（図中上側）とからなり、内周面４３１ｎにより構成される貫通孔は、基端側から先端側に向けて先細りとなる形状とされている。
先端部４３３は、比較的小径な内周面４３３ｎを有する。先端部４３３の先端側には、ガ
ス検出素子４１１の先端部を保護するための二重構造をなす保護キャップ４５１が装着されている。保護キャップ４５１は、ステンレス鋼からできており、有底筒状をなし、排気管内の排気ガスをガスセンサ４０１の内部に導入するための通気孔４５１ｋを多数有する。
先端部４３３は、比較的小径な内周面４３３ｎを有する。先端部４３３の先端側には、ガ
ス検出素子４１１の先端部を保護するための二重構造をなす保護キャップ４５１が装着されている。保護キャップ４５１は、ステンレス鋼からできており、有底筒状をなし、排気管内の排気ガスをガスセンサ４０１の内部に導入するための通気孔４５１ｋを多数有する。
中央部４３５は、先端部４３３の内周面４３３ｎと繋がり基端側に向けて拡がる第１テーパ状内周面（支持面）４３５ｔ１を有する第１段付部４３５ｂと、この第１テーパ状内周面４３５ｔ１と繋がり、上記内周面４３３ｎより径大な内周面４３５ｎを有する筒部４３５ｃとからなる。中央部４３５の外周には、このガスセンサ４０１を排ガス管に取り付けるための取付ねじ部４３５ｇが周方向に形成されている。
基端部４３７は、中央部４３５の内周面４３５ｎに繋がる内周面４３７ｎを有する。基端部４３７の先端側の外周には、ステンレス鋼からなるガスケット４５３が取り付けられている。また、基端部４３７のうちガスケット４５３の基端側は、このガスセンサ４０１を排ガス管に取り付ける際に利用される六角フランジ部（工具係合部）４３７ｒとされている。
基端部４３７は、中央部４３５の内周面４３５ｎに繋がる内周面４３７ｎを有する。基端部４３７の先端側の外周には、ステンレス鋼からなるガスケット４５３が取り付けられている。また、基端部４３７のうちガスケット４５３の基端側は、このガスセンサ４０１を排ガス管に取り付ける際に利用される六角フランジ部（工具係合部）４３７ｒとされている。
主体金具４３１の中央部４３５の第１テーパ状内周面４３５ｔ１上には、環状で金属製（ＳＵＳ４３０）の板パッキン（第２パッキン）４５７が配置され、第１テーパ状内周面４３５ｔ１に密着している。そして、この板パッキン４５７上には、主体金具４３１に同軸状に内挿された素子ホルダ４２１の第１テーパ状外周面４２１ｔ１が当接している。即ち、主体金具４３１の中央部４３５の第１段付部４３５ｂと素子ホルダ４２１とは、板パッキン４５７を介して面同士で確実に係合している。
内挿された素子ホルダ４２１の基端側には、素子ホルダ４２１と主体金具４３１の内周面４３１ｎ（中央部４３５の中央内周面４３５ｎ）との隙間を塞ぐ位置に、Ｎｉを主成分としたＮＷ２２０１（ＪＩＳ Ｈ４５５１−２００２）からなるＣ状の第１パッキン４５９
が配置されている。即ち、第１パッキン４５９は、素子ホルダ４２１の第２テーパ状外周面４２１ｔ１と主体金具４３１の中央内周面４３５ｎとがなす鋭角な間隙４２０（図１２参照）に、断面くさび型形状をなして配設され、素子ホルダ４２１の第２テーパ状外周面４２１ｔ２と主体金具４３１の中央内周面４３５ｎにそれぞれ強く圧接している。より具体的には、間隙４２０の先端側部分は、第２テーパ状外周面４２１ｔ２の先端側が第１曲面４２１ｔ２１となっているため、第２テーパ状外周面４２１ｔ２と中央内周面４３５ｎとのなす角が先端側ほど小さくなる形態となっている。そして、第１パッキン４５９は、この角度が小さくなる部分にまで配設されている。なお、第１パッキン４５９は、線パッキンを軸線方向先端側に押圧することにより、塑性変形されてくさび型形状をなしている。
が配置されている。即ち、第１パッキン４５９は、素子ホルダ４２１の第２テーパ状外周面４２１ｔ１と主体金具４３１の中央内周面４３５ｎとがなす鋭角な間隙４２０（図１２参照）に、断面くさび型形状をなして配設され、素子ホルダ４２１の第２テーパ状外周面４２１ｔ２と主体金具４３１の中央内周面４３５ｎにそれぞれ強く圧接している。より具体的には、間隙４２０の先端側部分は、第２テーパ状外周面４２１ｔ２の先端側が第１曲面４２１ｔ２１となっているため、第２テーパ状外周面４２１ｔ２と中央内周面４３５ｎとのなす角が先端側ほど小さくなる形態となっている。そして、第１パッキン４５９は、この角度が小さくなる部分にまで配設されている。なお、第１パッキン４５９は、線パッキンを軸線方向先端側に押圧することにより、塑性変形されてくさび型形状をなしている。
さらに、素子ホルダ４２１の基端側（第１パッキン４５９の基端側）においては、ガス検出素子４１１の外周面４１１ｍと主体金具４３１の内周面４３１ｎとによって構成された環状の空隙に、主として滑石からなる粉体が充填され、充填封止層４６１が形成されている。
さらに、その基端側、即ち、ガス検出素子４１１の外周面４１１ｍと主体金具４３１の内周面４３１ｎ（基端部４３７の内周面４３７ｎ）とによって構成された環状の空隙には、アルミナからなり、筒状をなすインシュレータ４７１が挿入されている。そして、このインシュレータ４７１の基端上には、ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）からなる第２線パッキン４６５が配置され、さらに、この第２線パッキン４６５を覆うように主体金具４３１の基端部４３７の基端が内側に折り曲げられ、第２線パッキン４６５が圧縮されて、かしめられている。この圧縮、かしめにより、充填封止層４６１は軸線方向に圧縮されて、素子ホルダ４２１が主体金具４３１に同軸状に保持されている。また、圧縮、かしめによって
生じる充填封止層４６１の弾性力（応力）により、素子ホルダ４２１の外周面４２１ｍと主体金具４３１の内周面４３１ｎとの間のシール性が確保されている。
生じる充填封止層４６１の弾性力（応力）により、素子ホルダ４２１の外周面４２１ｍと主体金具４３１の内周面４３１ｎとの間のシール性が確保されている。
主体金具４３１の基端部４３７には、筒状の金属外筒４７５が外側からのレーザ溶接により固着されている。また、この金属外筒４７５の基端側開口部には、ゴムで構成されたグロメット４７７が嵌入され加締められている。グロメット４７７には、センサ出力リード線４８３，４８４及びヒータリード線４８５，４８６が貫通している。
グロメット４７７の先端側には、絶縁性のアルミナセラミックからなるセパレータ４８１が設けられている。セパレータ４８１には、センサ出力リード線４８３，４８４と電気的に接続するセンサ端子金具４８７，４８８、及び、ヒータリード線４８５，４８６と電気的に接続するヒータ端子金具４９１，４９２が、それぞれ互いに絶縁されつつ保持されている。さらに、セパレータ４８１の内側には、ガス検出素子４１１の基端部４１２が挿入され、基端部４１２に形成された電極端子４１３，４１４と、センサ端子金具４８７，４８８及びヒータ端子金具４９１，４９２とがそれぞれ電気的に接続した状態で保持されている。
グロメット４７７の先端側には、絶縁性のアルミナセラミックからなるセパレータ４８１が設けられている。セパレータ４８１には、センサ出力リード線４８３，４８４と電気的に接続するセンサ端子金具４８７，４８８、及び、ヒータリード線４８５，４８６と電気的に接続するヒータ端子金具４９１，４９２が、それぞれ互いに絶縁されつつ保持されている。さらに、セパレータ４８１の内側には、ガス検出素子４１１の基端部４１２が挿入され、基端部４１２に形成された電極端子４１３，４１４と、センサ端子金具４８７，４８８及びヒータ端子金具４９１，４９２とがそれぞれ電気的に接続した状態で保持されている。
以上で説明したように、本参考形態のガスセンサ４０１では、第１パッキン４５９は、素子ホルダ４２１の第２テーパ状外周面（基端面（基端側保持面））４２１ｔ２に強く圧接していると共に、主体金具４３１の内周面４３１ｎ（中央内周面４３５ｎ）にも強く圧接している。従って、第１パッキン４５９に外部からの応力が働かなくても、この第１パッキン４５９によって素子ホルダ（被保持部材）４２１を主体金具４３１に固定できる。このため、ガスセンサ４０１を長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキン４５９が緩みにくいので、素子ホルダ４２１の位置ずれを抑制することができる。
特に、本参考形態では、第１パッキン４５９は、間隙４２０に挿入した線パッキンを軸線方向に押圧して塑性変形させることにより、断面くさび型形状としている。このような第１パッキン４５９は、パッキンが塑性変形するほど強く押圧されてくさび型形状となっているため、第２テーパ状外周面４２１ｔ２及び中央内周面４３５ｎにそれぞれ強く圧接している。従って、素子ホルダ４２１と主体金具４３１とを強固に固定できる。
さらに、間隙４２０の先端側は、第２テーパ状外周面４２１ｔ２と中央内周面４３５ｎとのなす角が先端側ほど小さくなる形態（図１２の第１曲面４２１ｔ２１）とされ、この部分まで第１パッキン４５９が配設されているので、第１パッキン４５９の先端側ほどくさびの効果が大きくなり、素子ホルダ４２１と主体金具４３１とをより強固に固定できる。
さらに、間隙４２０の先端側は、第２テーパ状外周面４２１ｔ２と中央内周面４３５ｎとのなす角が先端側ほど小さくなる形態（図１２の第１曲面４２１ｔ２１）とされ、この部分まで第１パッキン４５９が配設されているので、第１パッキン４５９の先端側ほどくさびの効果が大きくなり、素子ホルダ４２１と主体金具４３１とをより強固に固定できる。
さらに、本参考形態では、第１パッキン４５９の基端側において、ガス検出素子４１１の外周面４１１ｍと主体金具４３１の内周面４３１ｎとによって構成された環状の空隙に、粉体が充填されてなる充填封止層４６１を有する。従って、ガス検出素子４１１と主体金具４３１との間のシール性能をより向上させることができる。
その上、上記のような第１パッキン４５９により、ガスセンサ４０１の長期間の使用でかしめゆるみ等が起きても、粉体が素子ホルダ４２１の外周面（外周面４２１ｍ）と主体金具４３１の内周面（中央内周面４３５ｎ）との隙間を通って板パッキン４５７まで達することを抑制することができる。
その上、上記のような第１パッキン４５９により、ガスセンサ４０１の長期間の使用でかしめゆるみ等が起きても、粉体が素子ホルダ４２１の外周面（外周面４２１ｍ）と主体金具４３１の内周面（中央内周面４３５ｎ）との隙間を通って板パッキン４５７まで達することを抑制することができる。
次いで、上記ガスセンサ４０１の製造方法について説明する。
まず、公知の方法により所定形状に成型した主体金具４３１を用意する。また一方で、公知の手法により形成したガス検出素子４１１を用意する。
そして、主体金具４３１に板パッキン４５７を挿入し、板パッキン４５７を中央部４３５の段付部４３５ｂの第１テーパ状内周面４３５ｔ１上に配置する（第２パッキン挿入工程）。
まず、公知の方法により所定形状に成型した主体金具４３１を用意する。また一方で、公知の手法により形成したガス検出素子４１１を用意する。
そして、主体金具４３１に板パッキン４５７を挿入し、板パッキン４５７を中央部４３５の段付部４３５ｂの第１テーパ状内周面４３５ｔ１上に配置する（第２パッキン挿入工程）。
次に、主体金具４３１にガス検出素子４１１を挿通した素子ホルダ４２１を同軸状に挿入し、素子ホルダ４２１の第１テーパ状外周面４２１ｔ１を板パッキン４５７に当接させる（素子ホルダ挿入工程）。
その後、板パッキン４５７と素子ホルダ４２１とを約３ｋＮの力で軸線方向に押圧することにより、板パッキン４５７を中央部４３５の段付部４３５ｂの第１テーパ状内周面４３５ｔ１にならわせ密着させる（第２パッキン押圧工程）。
次に、主体金具４３１に第１パッキン４５９となる線パッキン４５９を挿入し、線パッキン４５９を、素子ホルダ４２１の第２テーパ状外周面４２１ｔ２と主体金具４３１の内周面４３１ｎとの間（間隙４２０）に配置する（線パッキン挿入工程）。
その後、板パッキン４５７と素子ホルダ４２１とを約３ｋＮの力で軸線方向に押圧することにより、板パッキン４５７を中央部４３５の段付部４３５ｂの第１テーパ状内周面４３５ｔ１にならわせ密着させる（第２パッキン押圧工程）。
次に、主体金具４３１に第１パッキン４５９となる線パッキン４５９を挿入し、線パッキン４５９を、素子ホルダ４２１の第２テーパ状外周面４２１ｔ２と主体金具４３１の内周面４３１ｎとの間（間隙４２０）に配置する（線パッキン挿入工程）。
次に、この線パッキン４５９を軸線方向先端側に押圧し、線パッキン４５９を軸線方向に塑性変形させ、上記各実施形態と同様にして、第１パッキン４５９を形成する（第１パッキン形成工程）。これにより、線パッキン４５９は、断面が円形からくさび型形状に塑性変形し、素子ホルダ４２１の第２テーパ状外周面４２１ｔ２と主体金具４３１の中央部４３５の中央内周面４３５ｎとにそれぞれ圧接する。
次に、充填封止層４６１を形成するために、公知の手法により、滑石を主成分とする粉体をガス検出素子４１１の外周面４１１ｍと主体金具４３１の内周面４３１ｎとによって構成された空隙に充填する。
その後、上記空隙に、インシュレータ４７１を挿入し、軸線方向に押圧する。その後、線パッキン４６５を挿入して、主体金具４３１の基端部４３７の基端を内側に折り曲げ軸線方向に圧縮してかしめる。また、主体金具４３１の先端に保護キャップ４５１を装着し、主体金具４３１にガスケット４５３を取り付ける。
その後、上記空隙に、インシュレータ４７１を挿入し、軸線方向に押圧する。その後、線パッキン４６５を挿入して、主体金具４３１の基端部４３７の基端を内側に折り曲げ軸線方向に圧縮してかしめる。また、主体金具４３１の先端に保護キャップ４５１を装着し、主体金具４３１にガスケット４５３を取り付ける。
また一方で、センサ端子金具４８７，４８８にそれぞれセンサ出力リード４８３，４８４を接続し、ヒータ端子金具４９１，４９２にヒータリード線４８５，４８６を接続する。そして、これらをセパレータ４８１に取り付けると共に、ガス検出素子４１１の基端部４１２もセパレータ４８１内に挿入する。その後、このセパレータ４８１とグロメット４７７を金属外筒４７５に挿入して固定する。そしてさらに、金属外筒４７５を主体金具４３１をレーザ溶接して固設する。
このようにしてガスセンサ４０１が完成する。
このようにしてガスセンサ４０１が完成する。
以上で説明したように、本参考形態のガスセンサ４０１の製造方法では、第２パッキン押圧工程において、板パッキン（第２パッキン）４５７を軸線方向に押圧して、板パッキン４５７を主体金具４３１の段付部４３５ｂの第１テーパ状内周面（支持面）４３５ｔ１に密着させている。このため、板パッキン４５７と主体金具４３１との接触が良好となる。また、第１パッキン形成工程において、線パッキン４５９を軸線方向に押圧し、これを塑性変形させて、線パッキン（第１パッキン）４５９を、素子ホルダ４２１の第２テーパ状外周面４２１ｔ２と主体金具４３１の中央部４３５の中央内周面４３５ｎにそれぞれ強く圧接している。従って、第１パッキン４５９に外部からの応力が働かなくても、この第１パッキン４５９によって素子ホルダ（被保持部材）４２１を主体金具４３１に固定できる。このため、ガスセンサ４０１を長期間使用してかしめゆるみ等が起きても、従来に比して第１パッキン４５９が緩みにくいので、素子ホルダ４２１の位置ずれを抑制することができる。加えて、線パッキン４５９を利用し、これを塑性変形させて、上記のような第１パッキン４５９を形成しているので、安価にかつ容易にガスセンサ４０１を製造することができる。
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態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、上記実施形態では、線パッキン１５９，１６５等として、線状（Ｃ型）のものを使用しているが、環状のものを利用してもよい。環状の線パッキンは、シール性能を確実に向上させることができる利点がある。
また、上記実施形態１等では、第２パッキンとして、環状の板パッキン１５７等を用いているが、この代わりに、線状（Ｃ型）のパッキンなどを利用することもできる。
でもない。
例えば、上記実施形態では、線パッキン１５９，１６５等として、線状（Ｃ型）のものを使用しているが、環状のものを利用してもよい。環状の線パッキンは、シール性能を確実に向上させることができる利点がある。
また、上記実施形態１等では、第２パッキンとして、環状の板パッキン１５７等を用いているが、この代わりに、線状（Ｃ型）のパッキンなどを利用することもできる。
また、上記実施形態１では、板パッキン１５７によりガス検出素子１１１と主体金具１３１とを電気的に接続しているが、これに限らず、第１パッキン１５９が金属製であれば、第１パッキン１５９によっても、ガス検出素子１１１と主体金具１３１とを電気的に接続することができる。なお、突出部１１３の第２テーパ状外周面１１３ｔ２と主体金具１３１の内周面１３１ｎとに当接して圧接されてなる第１パッキン１５９であるが故に、第１パッキン１５９によりガス検出素子１１１と主体金具１１３を電気的に確実に接続することが可能となる。
Claims (10)
- 先端側保持面、及び、この先端側保持面よりも基端側に位置する基端側保持面を有する被保持部材と、
筒状をなすと共に、内周面から径方向内側に突出する段付部を有し、前記被保持部材の先端側保持面を前記段付部の支持面で支持しつつ前記被保持部材の径方向外側を取り囲んで、前記被保持部材を自身の内側に保持する主体金具と、
前記被保持部材の基端側保持面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ当接する金属製の第１パッキンと、
を備え、
前記第１パッキンは、前記被保持部材の基端側保持面と前記主体金具の内周面とが鋭角をなす間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、前記被保持部材の基端側保持面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ圧接してなり、
上記主体金具の内周面は、
上記第１パッキンの基端側に、基端側に向かって拡がるテーパ面を有し、
前記第１パッキンの基端側であって、前記被保持部材の外周面と上記テーパ面を含む前記主体金具の内周面とによって構成された空隙に、粉体が充填されてなる充填封止層を有し、
前記被保持部材は、前記先端側保持面と前記基端保持面とを含み径方向外側に突出する突出部を有し、軸線方向先端側が閉じた有底筒状をなすガス検出素子である
ことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項１に記載のガスセンサであって、
前記第１パッキンは、前記被保持部材の基端側保持面と前記主体金具の内周面との前記間隙に挿入した線パッキンを軸線方向に押圧して塑性変形させることにより、断面くさび型形状としてなる
ことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項１または請求項２に記載のガスセンサであって、
前記被保持部材の基端側保持面と前記主体金具の内周面とは、前記間隙をなす部分のうち、少なくとも先端側の部分において、前記基端側保持面と前記内周面とのなす角が先端側ほど小さくなる形態を有し、
前記第１パッキンは、前記間隙のうち、前記基端側保持面と前記内周面とのなす角が先端側ほど小さくなる部分にまで配設されてなる
ことを特徴とするガスセンサ。 - 軸線方向先端側が閉じた有底筒状をなすと共に、内周面に内側電極を有し、外周面に外側電極を有し、かつ、径方向外側に突出する突出部を有するガス検出素子と、
筒状をなすと共に、内周面から径方向内側に突出する段付部を有し、前記突出部の先端面を前記段付部の支持面で支持しつつ前記ガス検出素子の径方向外側を取り囲んで、前記ガス検出素子を自身の内側に保持する主体金具であって、前記段付部の支持面が前記突出部の先端面にある前記外側電極に当接して前記外側電極と電気的に接続する主体金具と、
前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ当接する金属製の第１パッキンと、
を備え、
前記第１パッキンは、前記突出部の基端面と前記主体金具の内周面とが鋭角をなす間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ圧接してなり、
上記主体金具の内周面は、
上記第１パッキンの基端側に、基端側に向かって拡がるテーパ面を有し、
前記ガス検出素子の前記突出部より基端側であって、前記ガス検出素子の外周面と上記テーパ面を含む前記主体金具の内周面とによって構成された空隙に、粉体が充填されてなる充填封止層を有する
ことを特徴とするガスセンサ。 - 軸線方向先端側が閉じた有底筒状をなすと共に、内周面に内側電極を有し、外周面に外側電極を有し、かつ、径方向外側に突出する突出部を有するガス検出素子と、
筒状をなすと共に、内周面から径方向内側に突出する段付部を有し、前記突出部の先端面を前記段付部の支持面で支持しつつ前記ガス検出素子の径方向外側を取り囲んで、前記ガス検出素子を自身の内側に保持する主体金具と、
前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ当接する金属製の第１パッキンと、
前記突出部の先端面と前記段付部の支持面との間に配置され、前記突出部の先端面にある前記外側電極及び前記段付部の支持面にそれぞれ当接することで前記外側電極と前記主体金具とを電気的に接続する金属製の第２パッキンと、
を備え、
前記第１パッキンは、前記突出部の基端面と前記主体金具の内周面とが鋭角をなす間隙に、断面くさび型形状をなして配設され、前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ圧接してなり、
上記主体金具の内周面は、
上記第１パッキンの基端側に、基端側に向かって拡がるテーパ面を有し、
前記ガス検出素子の前記突出部より基端側であって、前記ガス検出素子の外周面と上記テーパ面を含む前記主体金具の内周面とによって構成された空隙に、粉体が充填されてなる充填封止層を有する
ことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項４または請求項５に記載のガスセンサであって、
前記第１パッキンは、前記突出部の基端面にある前記外側電極及び前記主体金具の内周面にそれぞれ当接して前記外側電極と前記主体金具とを電気的に接続することを特徴とするガスセンサ。 - 請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載のガスセンサであって、
前記第１パッキンは、前記突出部の基端面と前記主体金具の内周面との前記間隙に挿入した線パッキンを軸線方向に押圧して塑性変形させることにより、断面くさび型形状としてなる
ことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項４〜請求項７のいずれか一項に記載のガスセンサであって、
前記突出部の基端面と前記主体金具の内周面とは、前記間隙をなす部分のうち、少なくとも先端側の部分において、前記基端面と前記内周面とのなす角が先端側ほど小さくなる形態を有し、
前記第１パッキンは、前記間隙のうち、前記基端面と前記内周面とのなす角が先端側ほど小さくなる部分にまで配設されてなる
ことを特徴とするガスセンサ。 - 軸線方向先端側が閉じた有底筒状をなすと共に、内周面に内側電極を有し、外周面に外側電極を有し、かつ、径方向外側に突出する突出部を有するガス検出素子と、
筒状をなすと共に、内周面から径方向内側に突出する段付部を有し、前記突出部の先端面を前記段付部の支持面で支持しつつ前記ガス検出素子の径方向外側を取り囲んで、前記ガス検出素子を自身の内側に保持する主体金具であって、前記段付部の支持面が前記突出部の先端面にある前記外側電極に当接して前記外側電極と電気的に接続する主体金具と、
前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ当接する金属製の第１パッキンと、
を備え、
上記主体金具の内周面は、
上記第１パッキンの基端側に、基端側に向かって拡がるテーパ面を有する
ガスセンサの製造方法であって、
前記主体金具に前記ガス検出素子を挿入する素子挿入工程と、
前記第１パッキンとなる線パッキンを挿入する線パッキン挿入工程と、
前記主体金具に挿入された前記線パッキンを軸線方向に押圧し、前記線パッキンを塑性変形させて、前記突出部の基端面と前記主体金具の内周面とが鋭角をなす間隙に、断面くさび型形状をなす前記第１パッキンを形成すると共に、これを前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ圧接させる第１パッキン形成工程と、
前記ガス検出素子の前記突出部より基端側であって、前記ガス検出素子の外周面と上記テーパ面を含む前記主体金具の内周面とによって構成された空隙に、粉体を充填し、押圧して充填封止層を形成する充填封止層形成工程と、
を備えることを特徴とするガスセンサの製造方法。 - 軸線方向先端側が閉じた有底筒状をなすと共に、内周面に内側電極を有し、外周面に外側電極を有し、かつ、径方向外側に突出する突出部を有するガス検出素子と、
筒状をなすと共に、内周面から径方向内側に突出する段付部を有し、前記突出部の先端
面を前記段付部の支持面で支持しつつ前記ガス検出素子の径方向外側を取り囲んで、前記ガス検出素子を自身の内側に保持する筒状の主体金具と、
前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ当接する金属製の第１パッキンと、
前記突出部の先端面と前記段付部の支持面との間に配置され、前記突出部の先端面にある前記外側電極及び前記段付部の支持面にそれぞれ当接して前記外側電極と前記主体金具とを電気的に接続する金属製の第２パッキンと、
を備え、
上記主体金具の内周面は、
上記第１パッキンの基端側に、基端側に向かって拡がるテーパ面を有する
ガスセンサの製造方法であって、
前記主体金具に前記第２パッキン挿入する第２パッキン挿入工程と、
前記第２パッキン挿入工程後、前記主体金具に前記ガス検出素子を挿入する素子挿入工程と、
前記素子挿入工程後、前記主体金具に挿入された前記第２パッキンと前記ガス検出素子とを軸線方向に押圧し、前記第２パッキンを前記段付部の支持面に密着させる第２パッキン押圧工程と、
前記第２パッキン押圧工程後、前記第１パッキンとなる線パッキンを挿入する線パッキン挿入工程と、
前記主体金具に挿入された前記線パッキンを軸線方向に押圧し、前記線パッキンを塑性変形させて、前記突出部の基端面と前記主体金具の内周面とが鋭角をなす間隙に、断面くさび型形状をなす前記第１パッキンを形成すると共に、これを前記突出部の基端面及び前記主体金具の内周面にそれぞれ圧接させる第１パッキン形成工程と、
前記ガス検出素子の前記突出部より基端側であって、前記ガス検出素子の外周面と上記テーパ面を含む前記主体金具の内周面とによって構成された空隙に、粉体を充填し、押圧して充填封止層を形成する充填封止層形成工程と、
を備えることを特徴とするガスセンサの製造方法。
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