WO2021199462A1

WO2021199462A1 - ガスセンサ及びガスセンサの保護部材

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Publication number: WO2021199462A1
Application number: PCT/JP2020/036572
Authority: WO
Inventors: 孫超劉; 和裕神前; 健弘大場; 中村　元彦; 憲治増田
Original assignee: 日本特殊陶業株式会社
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2021-10-07
Also published as: JP7332520B2; CN114207425B; JP2021156860A; US20240125731A1; DE112020006009T5; CN114207425A

Abstract

【課題】ガスセンサの周囲に保護部材を容易かつ変形させずに脱着可能に固定でき、ガスセンサへ異物が直接当たることを抑制したガスセンサ及びガスセンサの保護部材を提供する。【解決手段】ガスセンサ１であって、センサ素子１０と、主体金具１３８と、主体金具に直接又は間接的に取り付けられ、ガスセンサの外表面を構成すると共に、主体金具よりも後端側に延びる筒状の外表部材１９０と、外表部材の外周の固定領域Ｃ１，Ｃ２に脱着可能に固定される筒状の保護部材２１０，２２０と、を備え、保護部材は、第１の円弧部２１２と、第２の円弧部２２２と、固定領域に接して固定される固定部２１４、２２４と、を有し、固定部を固定領域に固定して保護部材を外表部材の外周に固定した状態で、軸線Ｏ方向から見たとき、第１の円弧部と第２の円弧部は、外表部材の外面の全周の合計９０％以上を覆う。

Description

ガスセンサ及びガスセンサの保護部材

　本発明は、被検出ガス中に晒され、この中の特定ガス成分を検出するセンサ素子を備えるガスセンサ及びガスセンサの保護部材に関する。

　自動車エンジン等の内燃機関の燃費向上や燃焼制御を行うガスセンサとして、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサや空燃比センサが知られている。
　このようなガスセンサとして、特定ガスの濃度検出を行うセンサ素子を主体金具に保持すると共に、センサ素子の後端側を金属製の外筒の内部に収容した構造が一般的に用いられている。ここで、センサ素子の検出セルは、酸素濃度の基準となる外気に晒される基準電極と、被検出ガス中に晒される検知電極とを有しており、外筒の内部に収容されたセンサ素子に外気を導入する必要がある。

　このため、外筒のうちセパレータに対向する側面に通気孔を設け、この通気孔を覆うように撥水性のフィルタを配置するガスセンサが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
　このガスセンサでは、フィルタの外側にさらに保護外筒を配置し、保護外筒の側面にも通気孔を設けることで、外気が各通気孔とフィルタを介して外筒の内部に導入される。

　ところで、保護外筒及びその通気孔は外部に露出しており、自動車の洗車時の高圧水等が通気孔に直接当たり、その水圧がフィルタの耐水圧を超えるとセンサ素子内に水が浸入し、センサの検出精度が低下したり、動作不良となるおそれがある。
　そこで、センサ素子を保護カバーで覆うことが対策として考えられる。例えば、切れ目を有する断面Ｃ字の環状の金属製カバーを遮熱に用いる技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
　この技術によれば、金属カバーの切れ目にガスセンサのリード線を入り込ませながら取り付けることで、自動車等に設置後のリード線付きのガスセンサに容易にカバーを脱着できる。

特開２０１６－２１１９８１号公報（図１）特開２００４－２４５６６３号公報

　特許文献２記載の技術の場合、金属カバーの切れ目にリード線を割り込ませる必要から、金属カバーを拡径して切れ目を広げながらガスセンサに取付けている。この場合、金属カバーを広げすぎると塑性変形し、ガスセンサへの取付け力が低下したりカバーの形状が変形するので、作業を慎重に行う必要がある。
　本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、ガスセンサの周囲に保護部材を容易かつ変形させずに脱着可能に固定でき、ガスセンサへ異物が直接当たることを抑制したガスセンサ及びガスセンサの保護部材を提供することを目的とする。

　本発明のガスセンサは、軸線方向に延びるセンサ素子と、前記センサ素子の径方向周囲を取り囲んで該センサ素子を保持する主体金具と、前記主体金具に直接又は間接的に取り付けられ、前記ガスセンサの外表面を構成すると共に、前記主体金具よりも後端側に延びる筒状の外表部材と、前記外表部材の外周の固定領域に脱着可能に固定される筒状の保護部材と、を備え、前記保護部材は、第１の円弧部と、第２の円弧部と、前記固定領域に接して固定される固定部と、を有し、前記固定部を前記固定領域に固定して前記保護部材を前記外表部材の外周に固定した状態で、前記軸線方向から見たとき、前記第１の円弧部と前記第２の円弧部は、前記外表部材の外面の全周の合計９０％以上を覆うことを特徴とする。

　このガスセンサによれば、保護部材が、第１の円弧部と、第２の円弧部とを有するので、第１の円弧部と第２の円弧部とを合わせるようにして固定部を介して外表部材に固定することで、外表部材の外面の全周の合計９０％以上を覆うことができる。
　その結果、外表部材の外面を確実に覆ってガスセンサへ異物が直接当たることを抑制できる。又、第１の円弧部と第２の円弧部とを合わせるようにして外表部材の外面に取り付ければよいので、１つの円弧部を無理に広げる必要がなく、保護部材を容易かつ変形させずに脱着可能に固定できる。
　保護部材が飛石等で破損した場合も同様に、容易にガスセンサから取り外すことができる。

　本発明のガスセンサにおいて、前記保護部材は、前記第１の円弧部と前記第２の円弧部のそれぞれに別個の前記固定部が接続され、前記第１の円弧部と前記第２の円弧部が分離可能となる２つの部材からなっていてもよい。
　このガスセンサによれば、保護部材を容易かつ変形させずに脱着可能にガスセンサに固定することができる。

　本発明のガスセンサにおいて、前記保護部材は、前記第１の円弧部と前記第２の円弧部が接続部にて接続され、前記接続部が径方向に回動して前記第１の円弧部と前記第２の円弧部の径方向の間隔を拡縮可能であってもよい。
　このガスセンサによれば、保護部材を容易かつ変形させずに脱着可能にガスセンサに固定することができる。

　本発明のガスセンサにおいて、前記保護部材を前記外表部材の外周に固定した状態で、前記軸線方向から見たとき、前記第１の円弧部と前記第２の円弧部が前記外表部材の外面の全周を覆ってもよい。
　このガスセンサによれば、外表部材の外面の全周（１００％）を隙間なく覆うことができ、外表部材の保護効果が確実になる。

　本発明のガスセンサにおいて、前記外表部材の外面は径方向内側に縮径する縮径部を有し、前記縮径部が前記固定領域となり、前記固定部は前記縮径部に嵌合されて固定されてもよい。
　このガスセンサによれば、外表部材に設けられた縮径部を利用して保護部材を固定することができる。

　本発明のガスセンサにおいて、前記外表部材は、自身の内部へ外気を導入する通気孔を有し、前記外表部材の内面に、前記通気孔を塞ぐようにして通気性を有するフィルタが配置され、前記第１の円弧部と前記第２の円弧部は、前記通気孔の径方向周囲を覆うと共に、前記通気孔と外部とを連通させる隙間を前記軸線方向に前記通気孔と異なる位置に有してもよい。
　このガスセンサによれば、第１の円弧部と第２の円弧部で通気孔を閉塞することなく、隙間Ｇから通気孔と外部とを連通させることができる。

　本発明のガスセンサにおいて、前記第１の円弧部と前記第２の円弧部の中心角の合計が３６０度を超えてもよい。
　このガスセンサによれば、第１の円弧部と前記第２の円弧部が周方向に重なるので、外表部材の外面の全周（１００％）を隙間なく覆うことができ、外表部材の保護効果が確実になる。

　本発明のガスセンサにおいて、前記第１の円弧部と前記第２の円弧部の直径が同一であり、前記第１の円弧部の周方向の一方の端部は前記外表部材の外表面を覆い、他方の端部は前記第２の円弧部の周方向の一方の端部を覆っており、前記第２の円弧部の周方向の前記一方の端部は前記外表部材の外表面を覆い、他方の端部は前記第１の円弧部の周方向の前記一方の端部を覆ってもよい。
　このガスセンサによれば、第１の円弧部と第２の円弧部の両端同士を互い違いに重ねるので、第１の円弧部と、第２の円弧部とを合わせる際、両円弧部の両端が干渉せず、組み付け作業が容易になる。又、第１の円弧部と第２の円弧部の両端同士が重なるので、外表部材の外面の全周（１００％）を隙間なく覆うことができ、外表部材の保護効果が確実になる。

　本発明のガスセンサにおいて、前記第１の円弧部の直径が前記第２の円弧部の直径より大きく、前記第１の円弧部の中心角が１８０度を超え、前記第２の円弧部の周方向両側の端部は前記第１の円弧部に覆われてもよい。
　このガスセンサによれば、第１の円弧部と、第２の円弧部とを合わせる際、両円弧部の両端が干渉せず、組み付け作業が容易になる。

　本発明のガスセンサにおいて、前記固定部は弾性を有し、前記軸線方向から見たとき、前記固定部は中心角が１８０度を超え、開口部を有する円弧状であって、前記開口部の周方向の最小間隔が、前記固定領域の外径よりも小さく、かつ前記開口部の両端縁には、前記最小間隔より周方向の間隔が広がるガイド部が形成されていてもよい。
　このガスセンサによれば、ガイド部を外表部材の被固定部に押し当てると、ガイド部が被固定部の外面に沿って拡径するので、固定部を被固定部に当てる際のガイドとなる。

　本発明のガスセンサの保護部材は、軸線方向に延びるセンサ素子と、前記センサ素子の径方向周囲を取り囲んで該センサ素子を保持する主体金具と、前記主体金具に直接又は間接的に取り付けられ、前記センサ素子の外表面を構成すると共に、前記主体金具よりも後端側に延びる筒状の外表部材とを備えたガスセンサの保護部材であって、前記保護部材は、前記外表部材の外周の固定領域に脱着可能に固定され、かつ、第１の円弧部と、第２の円弧部と、前記外表部材に接して固定される固定部と、を有し、前記固定部を前記外表部材に固定して前記保護部材を前記外表部材の外周に固定した状態で、前記軸線方向から見たとき、前記第１の円弧部と前記第２の円弧部は、前記外表部材の外面の全周の合計９０％以上を覆うことを特徴とする。

　この発明によれば、ガスセンサの周囲に保護部材を容易かつ変形させずに脱着可能に固定でき、ガスセンサへ異物が直接当たることを抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係るガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。保護部の分解斜視図である。保護部をガスセンサに固定した状態の斜視図である。保護部を加締め部に固定する方法を示す断面図である。保護部を加締め部に固定した状態を示す断面図である。本発明の第２の実施形態に係るガスセンサにおける保護部の分解斜視図である。保護部をガスセンサに固定した状態の斜視図である。保護部を加締め部及び溶接部に固定した状態を示す断面図である。第１の円弧部と第２の円弧部が接続部にて接続された実施形態を軸線方向から見た図である。第１の円弧部の直径が第２の円弧部の直径より大きい実施形態を軸線方向から見た図である。

　以下、本発明の実施形態について説明する。
　図１は本発明の第１の実施形態に係るガスセンサ（酸素センサ）１の軸線Ｏ方向に沿う全体断面図、図２は保護部２１０，２２０の分解斜視図、図３は保護部２１０，２２０をガスセンサ１に固定した状態の斜視図、図４は保護部２１０を加締め部Ｃ１に固定する方法を示す断面図、図５は保護部２１０，２２０を加締め部Ｃ１、Ｃ２に固定した状態を示す断面図、である。
　なお、図４、図５は図３のＡ－Ａ線に沿う（つまり加締め部Ｃ２の後端側から先端側に向かって見た）断面図である。
　このガスセンサ１は、自動車や各種内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサである。

　図１において、ガスセンサ１は、排気管に固定されるためのねじ部１３９が外表面に形成された筒状の主体金具１３８と、軸線Ｏ方向（ガスセンサ１の長手方向：図中上下方向）に延びる板状形状をなすセンサ素子１０と、主体金具１３８に取り付けられて後端側に延び、センサ素子１０の後端部を覆う筒状の外筒１４４と、外筒１４４を覆う筒状の保護外筒１９０と、外筒１４４と保護外筒１９０の間に挟持されたフィルタ１８０と、後述する２つの保護部材２１０，２２０と、その他の部材と、を備えている。
　センサ素子１０の後端側の両面に複数の電極パッド（図示せず）が並んでいる。一方、センサ素子１０の先端のガス検出部１１は、アルミナ等の多孔質保護層１４で覆われている。

　主体金具１３８は、ステンレスから構成され、軸線方向に貫通する貫通孔１５４を有し、貫通孔１５４の径方向内側に突出する棚部１５２を有する略筒状形状に構成されている。この貫通孔１５４には、センサ素子１０の先端部を自身の先端よりも突出させるように当該センサ素子１０が配置されている。さらに、棚部１５２は、軸線方向に垂直な平面に対して傾きを有する内向きのテーパ面として形成されている。

　なお、主体金具１３８の貫通孔１５４の内部には、センサ素子１０の径方向周囲を取り囲む状態で略環状形状のアルミナ製のセラミックホルダ１５１、粉末充填層１５３（以下、滑石リング１５３ともいう）、および上述のセラミックスリーブ１０６がこの順に先端側から後端側にかけて積層されている。
　また、セラミックスリーブ１０６と主体金具１３８の後端部１４０との間には、加締めパッキン１５７が配置されている。なお、主体金具１３８の後端部１４０は、加締めパッキン１５７を介してセラミックスリーブ１０６を先端側に押し付けるように、加締められている。

　一方、図１に示すように、主体金具１３８の先端側（図１における下方）外周には、センサ素子１０の突出部分を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製（例えば、ステンレスなど）二重のプロテクタである、外部プロテクタ１４２および内部プロテクタ１４３が溶接等によって取り付けられている。

　主体金具１３８の後端側外周には、外筒１４４が固定されている。また、後端側端子金具４０の後端側にはそれぞれリード線１４６が接続され、リード線１４６は後端側セパレータ９５の後端側へ引き出されている。
　そして、外筒１４４の後端部１４４ｅ（図１における上方）の開口部には、後端側セパレータ９５から引き出された６本のリード線１４６（図１では２本のみを表示）が挿通されるリード線挿通孔１７０ｈが形成された、ゴム製のグロメット１７０が配置されている。後端部１４４ｅは径方向内側に加締められ、グロメット１７０が外筒１４４の内側に固定されている。

　また、主体金具１３８の後端部１４０より突出されたセンサ素子１０の後端側（図１における上方）には、先端側セパレータ９０が配置され、外表面から径方向外側に突出する鍔部９０ｐが備えられている。先端側セパレータ９０は、鍔部９０ｐが保持部材１６９を介して外筒１４４に当接することで、外筒１４４の内部に保持される。
　又、グロメット１７０と先端側セパレータ９０の間に後端側セパレータ９５が配置され、グロメット１７０の弾性力により後端側セパレータ９５が先端側セパレータ９０を先端側へ押圧する。これにより、鍔部９０ｐが保持部材１６９側へ押し付けられ、先端側セパレータ９０及び後端側セパレータ９５は、外筒１４４の内部に互いに接続された状態で（つまり、軸線Ｏ方向に分離せずに）保持されている。

　先端側セパレータ９０には４個の先端側端子金具３０が保持され、後端側セパレータ９５にも４個の後端側端子金具４０が保持されている。
　そして、先端側端子金具３０と、後端側端子金具４０とはそれぞれ先端側と後端側に配置されて互いに接続されている。詳細には、先端側端子金具３０の後端側が筒状部３３をなし、この筒状部３３に後端側端子金具４０の先端の先細りの筒部を嵌挿するようになっている。
　そして、センサ素子１０の後端側に配置された上述の電極パッドには、先端側端子金具３０がそれぞれ電気的に接続され、センサ出力信号が先端側端子金具３０、後端側端子金具４０からリード線１４６を介して外部に取り出されると共に、後端側端子金具４０、先端側端子金具３０を介してヒータ部に電力を供給するようになっている。
　なお、後端側端子金具４０の後端側にリード線１４６が圧着されており、リード線１４６はグロメット１７０のリード線挿通孔１７０ｈを通して外部に引き出されている。

　センサ素子１０自身は公知の構成であり、図示はしないが酸素イオン透過性の固体電解質体と１対の電極とを有するガス検出部と、ガス検出部を加熱して一定温度に保持するヒータ部とを備えている。又、ガス検出部の１対の電極は、酸素濃度の基準となる外気に晒される基準電極と、被検出ガス中に晒される検知電極とからなる。
　そして、外筒１４４の内部に収容されたセンサ素子１０に外気を導入するため、外筒１４４の側面には第１通気孔１４４ｈが周方向に等間隔で複数個設けられている。又、外筒１４４の径方向外側には、第１通気孔１４４ｈを塞ぐようにして、通気性を有する樹脂製のフィルタ１８０が配置されている。さらに、フィルタ１８０の外側には、フィルタ１８０を径方向外側から囲むようにして、金属製の保護外筒１９０が嵌められている。
　保護外筒１９０にも、フィルタ１８０を介して第１通気孔１４４ｈと重なるように第２通気孔１９０ｈが設けられ、各通気孔１４４ｈ、１９０ｈ及びフィルタ１８０を介してガスセンサ１の内部に外気を導入及び排出可能になっている。
　フィルタ１８０は、撥水性を有し、通気は可能であるが水分の浸入を防止できるものである。

　そして、保護外筒１９０の外側からフィルタ１８０を介して径方向内側に加締められた加締め部Ｃ１，Ｃ２により、外筒１４４、フィルタ１８０及び保護外筒１９０が一体に固定されている。
　本例では、加締め部は、それぞれ第１通気孔１４４ｈ及び第２通気孔１９０ｈよりも先端側の加締め部Ｃ１と、第１通気孔１４４ｈ及び第２通気孔１９０ｈよりも後端側の加締め部Ｃ２の２個形成されている。
　加締め部Ｃ１，Ｃ２は、保護外筒１９０の周囲の外面よりも径方向内側に縮径する縮径部をなす。

　次に、本発明の特徴部分である保護部材２１０，２２０について説明する。
　図２に示すように、保護部材は、第１の円弧部２１２を有する第１の保護部材２１０と、第２の円弧部２２２を有する第２の保護部材２２０が分離可能な２つの部材からなる。保護部材２１０，２２０はいずれも金属板からなり、径方向に弾性的に撓むことが可能である。
　詳しくは第１の保護部材２１０は、軸線Ｏ方向から見て略半円状で後端側へ向かってテーパ状に拡径する第１の円弧部２１２と、第１の円弧部２１２の先端側に一体に接続されて第１の円弧部２１２よりも中心角が大きい固定部２１４とを備える。固定部２１４は軸線方向から見たときＣ字状をなし、その開口部の両端縁には周方向外側へ向かって間隔が広がるガイド部２１４ａ、２１４ｂが形成されている。
　第２の保護部材２２０は、第１の保護部材２１０を径方向に反転させ、さらに軸線Ｏ方向に反転させたものであり、第１の保護部材２１０と同一部材である。従って、第２の保護部材２２０は、第１の保護部材２１０と同様に、第２の円弧部２２２及び固定部２２４を一体に備える。又、固定部２２４の開口部の両端縁にガイド部２２４ａ、２２４ｂを有する。

　そして、図２、図３に示すように、第１の保護部材２１０の固定部２１４のガイド部２１４ａ、２１４ｂを、径方向外側から加締め部Ｃ１に押し当てると、固定部２１４が弾性的に拡径して加締め部Ｃ１に入り込み、加締め部Ｃ１の外周面を締め付けるように嵌合して固定される。
　つまり、図４に示すように、本例では、第１の保護部材２１０の固定部２１４は中心角θ１が１８０度を超え、開口部の周方向の最小間隔Ｄ２が、加締め部Ｃ１の外径Ｄ１よりも小さく、かつガイド部２１４ａ、２１４ｂの周方向の間隔が最小間隔Ｄ２より広がっている。
　これにより、ガイド部２１４ａ、２１４ｂを加締め部Ｃ１に押し当てると、ガイド部２１４ａ、２１４ｂが加締め部Ｃ１の外面に沿って拡径するので、固定部２１４を加締め部Ｃ１に挿入する際のガイドとなる。
　第２の保護部材２２０も同様に、その固定部２２４のガイド部２２４ａ、２２４ｂを、径方向外側から加締め部Ｃ２に押し当てると、固定部２２４が弾性的に拡径して加締め部Ｃ２に入り込み、加締め部Ｃ２の外周面を締め付けるように嵌合して固定される。

　このようにして、図５に示すように、軸線Ｏ方向から見たとき、第１の円弧部２１２と、第２の円弧部２２２とが合わさるようにして、保護外筒１９０の外面の全周の合計９０％以上を覆うようになる。
　なお、本例では、第１の円弧部２１２と第２の円弧部２２２とは同一形状で、かつ中心角θ２（図４）がいずれも１８０度である。そして、図５に示すように、第１の円弧部２１２の両端と第２の円弧部２２２の両端とがぴったりと接しており、保護外筒１９０の外面の全周（１００％）を覆っている。

　以上のように、保護部材２１０，２２０が、第１の円弧部２１２と、第２の円弧部２２２とを有するので、第１の円弧部２１２と第２の円弧部２２２とを合わせるようにして加締め部Ｃ１、Ｃ２に固定することで、保護外筒１９０の外面の全周の合計９０％以上を覆うことができる。
　その結果、保護外筒１９０の外面を確実に覆ってガスセンサ１へ異物が直接当たることを抑制できる。又、第１の円弧部２１２と第２の円弧部２２２とを合わせるようにして保護外筒１９０の外面に取り付ければよいので、１つの円弧部を無理に広げる必要がなく、保護部材２１０，２２０を容易かつ変形させずに脱着可能に固定できる。
　保護部材２１０，２２０が飛石等で破損した場合も同様に、容易にガスセンサ１から取り外すことができる。
　なお、センサ素子１０への異物の衝突ではなく、ガスセンサ１の本体への異物衝突を抑制している。つまり、本例では、保護部材２１０，２２０は、ガスセンサ１の構成部材である保護外筒１９０を保護し、さらに、フィルタ１８０への直接的な異物衝突を抑制する。

　加締め部Ｃ１、Ｃ２が特許請求の範囲の「固定領域」及び「縮径部」に相当する。
　保護外筒１９０が特許請求の範囲の「外表部材」に相当する。
　なお、「外表部材」は、主体金具１３８に直接又は間接的に取り付けられ、センサ素子１０の外表面を構成すると共に、主体金具１３８よりも後端側に延びる筒状である。つまり、図２に示すように、主体金具１３８に直接取り付けられた外筒１４４のうち、保護外筒１９０で覆われない領域Ｒ１（つまり、軸線Ｏ方向に保護外筒１９０と主体金具１３８の間の領域）も、「外表部材」に相当する。

　又、図１に示すように、本実施形態では、第１の円弧部２１２と第２の円弧部２２２は、第２通気孔１９０ｈの径方向周囲を覆うと共に、第２通気孔１９０ｈと外部とを連通させる隙間Ｇを軸線Ｏ方向に第２通気孔１９０ｈと異なる位置に有する。具体的には、隙間Ｇは第１の円弧部２１２の先端縁と、第２の円弧部２２２の後端縁に形成されている。一方。第１の円弧部２１２と第２の円弧部２２２は、軸線Ｏ方向に第２通気孔１９０ｈと重なっていると共に、径方向に第２通気孔１９０ｈと離間している（図５）。
　このようにして、第１の円弧部２１２と第２の円弧部２２２で第２通気孔１９０ｈを閉塞することなく、隙間Ｇから第２通気孔１９０ｈと外部とを連通させることができる。
　第２通気孔１９０ｈが特許請求の範囲の「通気孔」に相当する。

　次に、図６～図８を参照し、本発明の第２の実施形態に係るガスセンサ１Ｂについて説明する。
　なお、本発明の第２の実施形態に係るガスセンサ１Ｂは、保護部２３０，２４０が異なること以外は、第１の実施形態に係るガスセンサ１と同一の構成であるので、同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。
　図６は本発明の第２の実施形態に係るガスセンサ（酸素センサ）１Ｂにおける保護部２３０，２４０の分解斜視図、図７は保護部２３０，２４０をガスセンサ１Ｂに固定した状態の斜視図、図８は保護部２３０，２４０を加締め部Ｃ２及び溶接部Ｗ１に固定した状態を示す断面図、である。
　なお、図８は加締め部Ｃ２の後端側から先端側に向かって見た断面図である。

　図６に示すように、保護部材は、第１の円弧部２３２を有する第１の保護部材２３０と、第２の円弧部２４２を有する第２の保護部材２４０が分離可能な２つの部材からなる。保護部材２３０，２４０はいずれも金属板からなり、径方向に弾性的に撓むことが可能である。
　詳しくは第１の保護部材２３０は、軸線Ｏ方向から見て略半円状で軸線Ｏ方向にストレートに延びる第１の円弧部２３２と、第１の円弧部２３２の先端側に一体に接続されて第１の円弧部２３２よりも中心角が大きい固定部２３４とを備える。固定部２３４は軸線方向から見たときＣ字状をなし、その開口部の両端縁には周方向外側へ向かって間隔が広がるガイド部２３４ａ、２３４ｂが形成されている。
　第２の保護部材２４０は、第１の保護部材２３０を径方向に反転させ、さらに軸線Ｏ方向に反転させたものであり、第１の保護部材２３０と同一部材である。従って、第２の保護部材２４０は、第１の保護部材２３０と同様に、第２の円弧部２４２及び固定部２４４を一体に備える。又、固定部２４４の開口部の両端縁にガイド部２４４ａ、２４４ｂを有する。

　ここで、外筒１４４の先端は、主体金具１３８の周囲に全周溶接により取り付けられる溶接部Ｗ１を形成している。そして、溶接部Ｗ１の外面は、その周囲の外筒１４４の外面よりも径方向内側に縮径する縮径部を形成している。
　そして、図６、図７に示すように、第１の保護部材２３０の固定部２３４のガイド部２３４ａ、２３４ｂを、径方向外側から溶接部Ｗ１に押し当てると、固定部２３４が弾性的に拡径して溶接部Ｗ１に入り込み、溶接部Ｗ１の外周面を締め付けるように嵌合して固定される。
　第２の保護部材２４０も同様に、その固定部２４４のガイド部２４４ａ、２４４ｂを、径方向外側から加締め部Ｃ２に押し当てると、固定部２４４が弾性的に拡径して加締め部Ｃ２に入り込み、加締め部Ｃ２の外周面を締め付けるように嵌合して固定される。
　このようにして、図７に示すように、第１の円弧部２３２と、第２の円弧部２４２とは、保護外筒１９０の外面だけでなく、外筒１４４の領域Ｒ１の外面をも覆っている。

　このようにして、図８に示すように、軸線Ｏ方向から見たとき、第１の円弧部２３２と、第２の円弧部２４２とが合わさるようにして、保護外筒１９０及び領域Ｒ１の外面の全周の合計９０％以上を覆うようになる。
　その結果、保護外筒１９０及び領域Ｒ１の外面を確実に覆ってガスセンサ１へ異物が直接当たることを抑制できる。又、第１の円弧部２３２と第２の円弧部２４２とを合わせるようにして保護外筒１９０及び領域Ｒ１の外面に取り付ければよいので、１つの円弧部を無理に広げる必要がなく、保護部材２３０，２４０を容易かつ変形させずに脱着可能に固定できる。

　なお、本例では、第１の円弧部２３２と第２の円弧部２４２とは同一形状で、かつ中心角θ２（図４に相当）がいずれも１８０度である。一方、第１の円弧部２３２と第２の円弧部２４２の内径Ｄ３は、保護外筒１９０及び領域Ｒ１の外径Ｄ１よりも十分に大きい。
　これにより、図８に示すように、第１の円弧部２３２と第２の円弧部２４２とを、それぞれの軸心ＡＸ１，ＡＸ２を図８の上下方向にずらして配置することができる。
　その結果、第１の円弧部２３２と第２の円弧部２４２の両端同士を互い違いに重ねることができる。具体的には、第１の円弧部２３２の周方向の一方の端部２３２ｅ１は外表部材（保護外筒１９０及び領域Ｒ１）の外表面を覆い、他方の端部２３２ｅ２は第２の円弧部２４２の周方向の一方の端部２４２ｅ２を覆う。又、第２の円弧部２４２の周方向の一方の端部２４２ｅ２は外表部材（保護外筒１９０及び領域Ｒ１）の外表面を覆い、他方の端部２４２ｅ１は第１の円弧部２３２の周方向の一方の端部２３２ｅ１を覆う。
　なお、第１の円弧部２３２と第２の円弧部２４２の内径Ｄ３は「同一」であるが、「同一」は、公差を許容するものであり、例えば±０．１ｍｍ程度の差を許容する。第１の実施形態の第１の円弧部２１２と第２の円弧部２２２の寸法差も同様である。又、図８の符号２３２ｉ、２４２ｉは、それぞれ第１の円弧部２３２と第２の円弧部２４２の内面を表す。

　以上のように、第１の円弧部２３２と第２の円弧部２４２の両端同士を互い違いに重ねるので、第１の円弧部２３２と、第２の円弧部２４２とを合わせる際、両円弧部２３２、２４２の両端が干渉せず、組み付け作業が容易になる。
　又、第１の円弧部２３２と第２の円弧部２４２の両端同士が重なるので、外表部材（保護外筒１９０及び領域Ｒ１）の外面の全周（１００％）を隙間なく覆うことができ、外表部材の保護効果が確実になる。
　溶接部Ｗ１が特許請求の範囲の「固定領域」及び「縮径部」に相当する。

　本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
　例えば、図９に示すように、第１の円弧部２５２と第２の円弧部２５６が接続部２５９にて接続されて分離不能であって、保護部材２５０が１つの部材からなっていてもよい。接続部２５９は、例えば蝶番や、樹脂製の可撓部材からなり、接続部２５９が径方向に回動して第１の円弧部２５２と第２の円弧部２５６の径方向の間隔を拡縮可能である。
　これにより、第１の実施形態と同様、軸線Ｏ方向から見たとき、第１の円弧部２５２と第２の円弧部２５６とが合わさるようにして、保護外筒１９０の外面の全周の合計９０％以上を覆うことができる。又、接続部２５９を回動させながら第１の円弧部２５２と第２の円弧部２５６とを合わせるようにして取り付ければよいので、１つの円弧部を無理に広げる必要がなく、１つの保護部材２５０を容易かつ変形させずに脱着可能に固定できる。

　なお、第１の円弧部２５２と第２の円弧部２５６の周方向の一端には、第１の実施形態と同様、それぞれ固定部２５４、２５８が一体に接続されると共に、固定部２５４、２５８の端縁にガイド部２５４ａ、２５８ａを有する。
　そして、第１の円弧部２５２と第２の円弧部２５６の周方向の他端同士が接続部２５９にて接続されている。

　又、例えば、図１０に示すように、第１の円弧部２６２の直径が第２の円弧部２７２の直径より大きく、第１の円弧部２６２の中心角θ２が１８０度を超えるようにしてもよい。そして、第１の実施形態と同様に各円弧部２６２，２７２を保護外筒１９０に組み付けた状態で、第２の円弧部２７２の周方向両側の端部２７２ｅ１、２７２ｅ２は第１の円弧部２６２に覆われている。
　これにより、第２の実施形態と同様、第１の円弧部２６２と、第２の円弧部２７２とを合わせる際、両円弧部２６２、２７２の両端が干渉せず、組み付け作業が容易になる。
　又、第１の円弧部２６２と第２の円弧部２７２の両端同士が重なるので、外表部材（保護外筒１９０）の外面の全周（１００％）を隙間なく覆うことができ、外表部材の保護効果が確実になる。

　センサ素子は、上述の板状素子に限らず、筒状でもよい。又、加締め部および溶接部の位置や個数も上記に限定されない。
　又、ガスセンサとしては、酸素センサ、全領域ガスセンサの他、ＮＯｘセンサが挙げられる。

　１、１Ｂ　　　ガスセンサ
　１０　　　センサ素子
　１３８　　　主体金具
　１４４　　　外筒
　１４４ｈ　　第１通気孔
　１８０　　　フィルタ
　１９０　　　外表部材（保護外筒）
　１９０ｈ　　通気孔（第２通気孔）
　２１０～２５０　　保護部材
　２１２、２３２、２５２、２６２　　第１の円弧部
　２２２、２４２、２５６、２７２　　第２の円弧部
　２１４、２２４、２３４、２４４、２５４，２５８　　固定部
　２１４ａ、２１４ｂ、２２４ａ、２２４ｂ、２３４ａ、２３４ｂ、２４４ａ、２４４ｂ、２５４ａ、２５８ａ　　ガイド部
　２３２ｅ１　　第１の円弧部の周方向の一方の端部
　２３２ｅ２　　第１の円弧部の周方向の他方の端部
　２４２ｅ１　　第２の円弧部２の周方向の他方の端部
　２４２ｅ２　　第２の円弧部２の周方向の一方の端部
　２５９　　接続部
　Ｏ　　軸線
　Ｃ１，Ｃ２　　固定領域、縮径部（加締め部）
　Ｗ１　　固定領域（溶接部）
　Ｒ１　　外表部材（外筒の保護外筒で覆われない領域）
　Ｇ　　隙間
　θ１　　固定部の中心角
　θ２　　円弧部の中心角

Claims

　ガスセンサであって、
　軸線方向に延びるセンサ素子と、
　前記センサ素子の径方向周囲を取り囲んで該センサ素子を保持する主体金具と、
　前記主体金具に直接又は間接的に取り付けられ、前記ガスセンサの外表面を構成すると共に、前記主体金具よりも後端側に延びる筒状の外表部材と、
　前記外表部材の外周の固定領域に脱着可能に固定される筒状の保護部材と、
を備え、
　前記保護部材は、第１の円弧部と、第２の円弧部と、前記固定領域に接して固定される固定部と、を有し、
　前記固定部を前記固定領域に固定して前記保護部材を前記外表部材の外周に固定した状態で、前記軸線方向から見たとき、
　前記第１の円弧部と前記第２の円弧部は、前記外表部材の外面の全周の合計９０％以上を覆うことを特徴とするガスセンサ。
　前記保護部材は、前記第１の円弧部と前記第２の円弧部のそれぞれに別個の前記固定部が接続され、前記第１の円弧部と前記第２の円弧部が分離可能となる２つの部材からなることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
　前記保護部材は、前記第１の円弧部と前記第２の円弧部が接続部にて接続され、前記接続部が径方向に回動して前記第１の円弧部と前記第２の円弧部の径方向の間隔を拡縮可能であることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
　前記保護部材を前記外表部材の外周に固定した状態で、前記軸線方向から見たとき、前記第１の円弧部と前記第２の円弧部が前記外表部材の外面の全周を覆うことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のガスセンサ。
　前記外表部材の外面は径方向内側に縮径する縮径部を有し、前記縮径部が前記固定領域となり、
　前記固定部は前記縮径部に嵌合されて固定されることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のガスセンサ。
　前記外表部材は、自身の内部へ外気を導入する通気孔を有し、
　前記外表部材の内面に、前記通気孔を塞ぐようにして通気性を有するフィルタが配置され、
　前記第１の円弧部と前記第２の円弧部は、前記通気孔の径方向周囲を覆うと共に、前記通気孔と外部とを連通させる隙間を前記軸線方向に前記通気孔と異なる位置に有することを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のガスセンサ。
　前記第１の円弧部と前記第２の円弧部の中心角の合計が３６０度を超えることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のガスセンサ。
　前記第１の円弧部と前記第２の円弧部の直径が同一であり、
　前記第１の円弧部の周方向の一方の端部は前記外表部材の外表面を覆い、他方の端部は前記第２の円弧部の周方向の一方の端部を覆っており、
　前記第２の円弧部の周方向の前記一方の端部は前記外表部材の外表面を覆い、他方の端部は前記第１の円弧部の周方向の前記一方の端部を覆うことを特徴とする請求項７に記載のガスセンサ。
　前記第１の円弧部の直径が前記第２の円弧部の直径より大きく、
　前記第１の円弧部の中心角が１８０度を超え、
　前記第２の円弧部の周方向両側の端部は前記第１の円弧部に覆われることを特徴とする請求項７又は８に記載のガスセンサ。
　前記固定部は弾性を有し、
　前記軸線方向から見たとき、前記固定部は中心角が１８０度を超え、開口部を有する円弧状であって、
　前記開口部の周方向の最小間隔が、前記固定領域の外径よりも小さく、
　かつ前記開口部の両端縁には、前記最小間隔より周方向の間隔が広がるガイド部が形成されていることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のガスセンサ。
　軸線方向に延びるセンサ素子と、前記センサ素子の径方向周囲を取り囲んで該センサ素子を保持する主体金具と、前記主体金具に直接又は間接的に取り付けられ、前記センサ素子の外表面を構成すると共に、前記主体金具よりも後端側に延びる筒状の外表部材とを備えたガスセンサの保護部材であって、
　前記保護部材は、前記外表部材の外周の固定領域に脱着可能に固定され、
　かつ、第１の円弧部と、第２の円弧部と、前記外表部材に接して固定される固定部と、を有し、
　前記固定部を前記外表部材に固定して前記保護部材を前記外表部材の外周に固定した状態で、前記軸線方向から見たとき、
　前記第１の円弧部と前記第２の円弧部は、前記外表部材の外面の全周の合計９０％以上を覆うことを特徴とするガスセンサの保護部材。