(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状に形成され、内側面に基準ガスに接する基準電極が形成され、外側面に被測定ガスに接する測定電極が形成されたイオン伝導性の固体電解質体からなり、被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するセンサ素子と、
上記センサ素子に挿入配置されたヒータと、
上記ヒータを把持し、上記センサ素子に対して上記ヒータを固定すると共に、上記センサ素子の上記基準電極と電気的に導通する金属製のヒータホルダとを少なくとも備え、
上記ヒータホルダは、軸方向に伸びる背骨部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に伸びるように形成され上記ヒータを把持する一対の把持部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に伸びるように形成され上記センサ素子内において上記固体電解質体の内側面に当接し上記ヒータホルダを上記センサ素子に対して固定すると共に上記基準電極に電気的に導通する一対の素子固定部と、上記背骨部から軸方向の先端側に延設された先端延設部と、該先端延設部に形成され上記ヒータを上記ガスセンサの径方向に押圧する押圧部とを有し、
上記把持部及び上記素子固定部は、上記背骨部と対向する側面が同一方向に開口する開口部を有し、
上記素子固定部には、上記開口部から上記背骨部側に突出する突部が形成されていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のガスセンサにおいて、上記素子固定部における上記突部は、上記素子固定部の開口部側の端部を上記ヒータに向けて折り返すことにより形成されていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガスセンサにおいて、上記ヒータの先端部と上記固体電解質体の内側面、及び上記ヒータの側面と上記素子固定部における上記突部は、それぞれ当接していることを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスセンサの製造方法において、上記ヒータホルダの上記開口部から上記ヒータを側面から挿入することにより、上記ヒータホルダに上記ヒータを組み付けて組付け体を作製する組み付け工程と、
該組付け体を上記センサ素子の上記固体電解質体内に挿入配置し、上記ヒータホルダの上記押圧部により上記ガスセンサの径方向に押圧される上記ヒータの先端部を上記固体電解質体の上記内側面に当接させる挿入工程とを有することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の製造方法において、上記挿入工程においては、上記組付け体を上記センサ素子の上記固体電解質体内に挿入配置することにより、上記固体電解質体の内側面により上記ヒータホルダの上記素子固定部を押圧し、一対の素子固定部の間隔を小さくすることを特徴とするガスセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の内燃機関などの排気系には、排ガス中の酸素や窒素酸化物等の特定ガスの濃度を測定するガスセンサが配設されている。このようなガスセンサ９としては、図１０に示すごとく、有底筒状に形成され、内側面に基準ガスに接する基準電極９１２が形成され、外側面に被測定ガスに接する測定電極９１４が形成されたイオン伝導性の固体電解質体９１５からなり、被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するセンサ素子９１と、被測定ガス流路内にセンサ素子９１を支持固定するハウジング９２と、センサ素子９１に挿入配置された棒状のヒータ９３と、ヒータ９３の基端部９３０を挿嵌保持する絶縁材からなるインシュレータ９４と、ヒータ９３を保持し、センサ素子９１に対してヒータ９３を固定すると共に、センサ素子９１の基準電極９１２と電気的に導通する金属製のヒータホルダ９５と、ヒータホルダ９５を介して基準電極９１２に電気的に導通する基準側信号線９８と、測定電極９１４に電気的に導通する測定側信号線９９とを少なくとも備えるセンサが知られている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
ヒータホルダ９５としては、様々な形状のものが開発されている。具体的には、ヒータホルダ９５としては、ヒータ９３を把持してヒータホルダ９５に対してヒータ９３を固定する把持部９５３と、センサ素子９１に挿嵌されてセンサ素子９１に対してヒータホルダ９５を固定する素子固定部９５２とを少なくとも有するものがある（図１１参照）。また、ヒータホルダ９５としては、ヒータ９３を側面からガスセンサ９の径方向に押圧する押圧部９５１が形成されたものが用いられている（特許文献１及び２参照、図１１参照）。この押圧部９５１により、ヒータ９３の先端部９３１がセンサ素子９５の内側面に当接し、ヒータ９３の先端部９３１をセンサ素子９５に対して固定することができる。
また、ヒータホルダ９５としては、全体として、一方の側面が開口した略円筒状のものが知られている（特許文献１及び２参照）。このように、側面に開口部を設けることにより、ヒータ９３のヒータホルダ９５への組み付けが容易になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５４８２２号公報
【特許文献２】特開２００１−５６３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ヒータホルダ９５の押圧部９５１によりヒータ９３を側面から押圧すると、ヒータホルダ９５の開口部９５９からヒータ９３が外れてしまうおそれがある（図１１及び図１２参照）。即ち、組み付け時にヒータ９３を側面からヒータホルダ９５に組み付けるためには、押圧部９５１に対向する側に開口部９５９を形成する必要が生じる。そのため、押圧部９５１によりヒータ９３を側面から開口部９５９の方向９０１に押圧すると、ヒータ９３の先端がセンサ素子９１の内側面を押圧する応力が発生すると共に、ヒータホルダの把持部９５３においては、ヒータ９３に対して開口部９５９からヒータ９３が脱離する方向９０２に応力が発生する。そのため、ヒータホルダ９５からヒータ９３が脱離してしまうおそれがある。特に、振動時にヒータホルダ９５からのヒータ９３の脱離が起こり易くなる。
【０００６】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであって、ヒータホルダへのヒータの組み付けが容易であり、耐振動性に優れ、ヒータホルダからのヒータの脱離を防止できるガスセンサ及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、有底筒状に形成され、内側面に基準ガスに接する基準電極が形成され、外側面に被測定ガスに接する測定電極が形成されたイオン伝導性の固体電解質体からなり、被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するセンサ素子と、
上記センサ素子に挿入配置されたヒータと、
上記ヒータを把持し、上記センサ素子に対して上記ヒータを固定すると共に、上記センサ素子の上記基準電極と電気的に導通する金属製のヒータホルダとを少なくとも備え、
上記ヒータホルダは、軸方向に伸びる背骨部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に伸びるように形成され上記ヒータを把持する一対の把持部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に伸びるように形成され上記センサ素子内において上記固体電解質体の内側面に当接し上記ヒータホルダを上記センサ素子に対して固定すると共に上記基準電極に電気的に導通する一対の素子固定部と、上記背骨部から軸方向の先端側に延設された先端延設部と、該先端延設部に形成され上記ヒータを上記ガスセンサの径方向に押圧する押圧部とを有し、
上記把持部及び上記素子固定部は、上記背骨部と対向する側面が同一方向に開口する開口部を有し、
上記素子固定部には、上記開口部から上記背骨部側に突出する突部が形成されていることを特徴とするガスセンサにある（請求項１）。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明のガスセンサの製造方法において、上記ヒータホルダの上記開口部から上記ヒータを側面から挿入することにより、上記ヒータホルダに上記ヒータを組み付けて組付け体を作製する組み付け工程と、
該組付け体を上記センサ素子の上記固体電解質体内に挿入配置し、上記ヒータホルダの上記押圧部により上記ガスセンサの径方向に押圧される上記ヒータの先端部を上記固体電解質体の上記内側面に当接させる挿入工程とを有することを特徴とするガスセンサの製造方法にある（請求項４）。
【発明の効果】
【０００９】
上記ガスセンサにおいては、上記のように、上記ヒータホルダの上記把持部及び上記素子固定部は、上記背骨部と対向する側面が同一方向に開口する開口部を有する。即ち、上記ヒータホルダは、側面が同一方向に開口する。そのため、上記ガスセンサにおいては、上記ヒータを上記ヒータホルダに組み付ける際に、該ヒータホルダの開口部から、上記ヒータをその側面から組み付けることができる。それ故、上記ヒータホルダへのヒータの組み付けが容易になる。
【００１０】
また、上記ヒータホルダの上記素子固定部には、上記開口部から上記背骨部側に突出する突部が形成されている。そのため、上記押圧部が上記ヒータの側面を上記ガスセンサの径方向に押圧しても、上記突部が上記押圧部による応力の支点となり、上記ヒータが上記ヒータホルダの開口部から脱離してしまうことを防止することができる。したがって、振動時等においても、上記ヒータが上記ヒータホルダから脱離することを防止することができる。
【００１１】
このように、上記第１の発明によれば、ヒータホルダへのヒータの組み付けが容易であり、耐振動性に優れ、ヒータホルダからのヒータの脱離を防止できるガスセンサを提供することができる。
【００１２】
次に、上記製造方法においては、上記組み付け工程と上記挿入工程とを行って上記ガスセンサを製造する。
上記組み付け工程においては、上記ヒータホルダの上記開口部から上記ヒータを側面から挿入する。これにより、上記ヒータホルダの上記把持部に上記ヒータの側面を把持させ、上記ヒータホルダに上記ヒータを組み付けて組付け体を作製することができる。
【００１３】
また、上記挿入工程においては、上記組付け体を上記センサ素子の上記固体電解質体内に挿入配置する。そして、上記ヒータホルダの上記押圧部により上記ガスセンサの径方向に押圧される上記ヒータの先端部を上記固体電解質体の上記内側面に当接させる。
このようにして、上記ガスセンサを製造することができる。
上記第２の発明の作用効果は、上記第１の発明と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における、ガスセンサの縦断面図。
【図２】実施例１における、ヒータを保持するヒータホルダの全体構造を示す説明図。
【図３】実施例１における、ヒータを保持するヒータホルダの径方向の断面を示す説明図であって、図２におけるＡ−Ａ線断面図（ａ）、図２におけるＢ−Ｂ線断面図（ｂ）、図２におけるＣ−Ｃ線断面図（ｃ）、図２におけるＤ−Ｄ線断面図（ｄ）、図２におけるＥ−Ｅ線断面図（ｅ）。
【図４】実施例１における、ヒータホルダの斜視図。
【図５】実施例１における、ヒータホルダを開口部側から見た正面図。
【図６】実施例１における、ヒータホルダに組み付けられたヒータがセンサ素子に挿入された状態を示す説明図。
【図７】実施例１における、ヒータを把持するヒータホルダをセンサの軸方向から見た図であって、センサ素子に挿入していない状態を示す説明図（ａ）、センサ素子に挿入し押圧部によってヒータを側面から押圧した状態を示す説明図（ｂ）。
【図８】実施例１における、ヒータホルダにヒータを組み付ける工程を示す説明図であって、ヒータを側面からヒータホルダに挿入する様子を示す説明図（ａ）、ヒータをヒータホルダに組み付けた状態を示す説明図（ｂ）。
【図９】実施例２における、ヒータホルダを開口部側から見た正面図。
【図１０】従来のガスセンサの縦断面図
【図１１】従来のガスセンサにおいて、ヒータホルダの押圧部によりヒータを径方向に押圧する様子を示す説明図。
【図１２】従来のガスセンサにおいて、ヒータホルダからヒータが脱離する様子を軸方向から見た説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の好ましい実施形態について説明する。なお、本明細書においては、ガスセンサについて、被測定ガスに晒される側を先端側、その反対側を基端側として説明する。
上記ガスセンサとしては、例えば自動車エンジン等の各種車両用内燃機関の排気管に設置して、排ガスフィードバックシステムに使用する空燃比センサ、排ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサなどがある。
【００１６】
上記ガスセンサは、有底筒状に形成され、内側面に基準ガスに接する基準電極が形成され、外側面に被測定ガスに接する測定電極が形成されたイオン伝導性の固体電解質体からなり、被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するセンサ素子を有する。上記有底筒状としては、有底円筒状などがある。
また、上記ガスセンサは、上記センサ素子、具体的には有底筒状の上記固体電解質体に挿入配置されたヒータを備える。
上記ヒータは、例えば棒状（柱状）のセラミックヒータにより構成することができる。上記ヒータは、電気導通により発熱し、該ヒータの側面には、電気を導通するための一対のリード線を形成することができる。
【００１７】
また、上記ガスセンサは、上記ヒータを把持し、上記センサ素子に対して上記ヒータを固定すると共に、上記センサ素子の上記基準電極と電気的に導通する金属製のヒータホルダを有する。
上記ヒータホルダは、軸方向に伸びる背骨部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に伸びるように形成され上記ヒータを把持する一対の把持部と、上記軸方向と略垂直方向の上記ヒータ側に伸びるように形成され上記センサ素子内において上記固体電解質体の内側面に当接し上記ヒータホルダを上記センサ素子に対して固定すると共に上記基準電極に電気的に導通する一対の素子固定部と、上記背骨部から軸方向の先端側に延設された先端延設部と、該先端延設部に形成され上記ヒータを上記ガスセンサの径方向（上記背骨部側から上記開口部側）に押圧する押圧部とを有する。
【００１８】
上記ヒータホルダにおいては、上記把持部が上記ヒータの側面を把持することにより、上記ヒータを上記ヒータホルダに対して固定することができる。また、上記素子固定部を上記センサ素子の有底筒状の上記固体電解質体内に挿嵌することにより、上記ヒータホルダを上記センサ素子に対して固定することができる。このとき、上記ヒータホルダの例えば上記素子固定部を、上記固体電解質体の内側面に形成された上記基準電極に電気的に接続させることもできる。また、上記押圧部により上記ヒータを側面から押圧し、上記ヒータの少なくとも先端部を上記センサ素子の内側面に当接させることができる。
【００１９】
上記ヒータホルダにおいて、上記素子固定部には、上記開口部から上記背骨部側に突出する突部が形成されている。
上記突部は、上記ヒータの側面に当接していてもよいが、当接していなくてもよい。
上記突部がヒータの側面に当接している場合には、上記押圧部がヒータの側面を押圧する応力を上記突部がヒータの側面を押圧する応力により小さくすることができる。
また、上記突部が上記ヒータの側面に当接していない場合には、例えば振動時等に上記ヒータが上記ヒータホルダの開口部から脱離しそうな場合に、上記突部がヒータの側面に当接して脱離を防止することができる。
【００２０】
上記素子固定部における上記突部は、上記素子固定部の開口部側の端部を上記ヒータに向けて折り返すことにより形成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記突部を簡単に形成することができる。また、上記ヒータを上記ヒータホルダに組み付けた後に上記突部を簡単に形成することができる。そのため、上記突部により、上記ヒータホルダへの上記ヒータの組み付け性が損なわれることを回避することができる。
【００２１】
また、上記ヒータの先端部と上記固体電解質体の内側面、及び上記ヒータの側面と上記素子固定部における上記突部は、それぞれ当接していることが好ましい（請求項３）。
上記ヒータの先端部と上記固体電解質体の内側面とを当接させることにより、上記固体電解質体に対して上記ヒータを固定することができる。そのため、耐振動性を向上させることができる。
また、上記ヒータの側面と上記素子固定部における上記突部とを当接させることにより、上述のように、上記押圧部がヒータの側面を押圧する応力を上記突部がヒータの側面を押圧する応力により小さくすることができる。
【００２２】
次に、上記ガスセンサの製造方法においては、上記組み付け工程と上記挿入工程とを行う。
上記組み付け工程においては、上記ヒータホルダの上記開口部から上記ヒータを側面から挿入することにより、上記ヒータホルダに上記ヒータを組み付けて組付け体を作製する。
また、上記挿入工程においては、上記組付け体を上記センサ素子の上記固体電解質体内に挿入配置し、上記ヒータホルダの上記押圧部により上記ガスセンサの径方向に押圧される上記ヒータの先端部を上記固体電解質体の上記内側面に当接させる。このとき、上記ヒータホルダの上記素子固定部における上記突部に上記ヒータの側面を当接させることもできるが、当接させずに突部とヒータの側面に隙間を設けておくこともできる。
【００２３】
また、上記挿入工程においては、上記組付け体を上記センサ素子の上記固体電解質体内に挿入配置することにより、上記固体電解質体の内側面により上記ヒータホルダの上記素子固定部を押圧し、一対の素子固定部の間隔を小さくすることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記組み付け工程において、一対の該素子固定部の間隔を大きくしておくことができるため、上記ヒータホルダに上記ヒータを組み付け難くなることを回避することができる。
【実施例】
【００２４】
（実施例１）
次に、図１〜図８を用いて実施例にかかるガスセンサ１について説明する。
図１に示すごとく、本例のガスセンサ１は、センサ素子２と、ヒータ４と、ヒータホルダ６とを少なくとも備える。
【００２５】
センサ素子２は、有底筒状に形成され、内側面２１に基準ガスに接する基準電極２１５が形成され、外側面２２に被測定ガスに接する測定電極２２５が形成されたイオン伝導性の固体電解質体２０からなる。ヒータ４は、センサ素子２の固体電解質体２０に挿入配置され、センサ素子２を加熱する。また、ヒータホルダ６は、ヒータ４を把持し、センサ素子２に対してヒータ４を固定すると共に、センサ素子２の基準電極２１５と電気的に導通する。
【００２６】
図１〜図４に示すごとく、ヒータホルダ６は、軸方向に伸びる背骨部６１０と、上記軸方向と略垂直方向のヒータ４側に伸びるように形成されヒータ４を把持する一対の把持部６１３と、軸方向と略垂直方向のヒータ４側に伸びるように形成されセンサ素子２内において固体電解質体２０の内側面２１に当接しヒータホルダ６をセンサ素子２に対して固定すると共に基準電極２１５に電気的に導通する一対の素子固定部６１４と、背骨部６１０から軸方向の先端側に延設された先端延設部６３と、該先端延設部６３に形成されヒータ４をガスセンサ１の径方向（背骨部６１０側から開口部６１９側）に押圧する押圧部とを有する。
把持部６１３及び素子固定部６１４は、背骨部６１０と対向する側面が同一方向に開口する開口部６１９を有する。そして、素子固定部６１４には、開口部６１９から背骨部６１０側に突出する突部６１８が形成されている。
【００２７】
以下、本例のガスセンサ１について、詳細に説明する。
図１に示すごとく、本例のガスセンサ１は、上述のセンサ素子２、ヒータ４、及びヒータホルダ６の他に、ハウジング３、インシュレータ５、基準側信号線７１、及び測定側信号線７２等を備える。ハウジング３は、被測定ガス流路内にセンサ素子２を支持固定する。インシュレータ５は、ヒータ４の基端部４１を挿嵌保持する絶縁材からなる。また、基準側信号線７１は、ヒータホルダ６を介してセンサ素子２の基準電極２１５に電気的に導通し、測定側信号線７２は、後述の端子、リードを介して測定電極２２５に電気的に導通する。
【００２８】
図１に示すように、ガスセンサ１において、センサ素子２は、筒状のハウジング３の内側に保持されている。
センサ素子２は、例えばジルコニア等の酸素イオン導電性材料を先端が閉塞した有底円筒状に形成した固体電解質体２０と、その内側面２１に形成された基準電極２１５と、外側面２２に形成された測定電極２２５とを有する。固体電解質体２０の中腹には径大の固体電解質体係合部２０１が形成されている。
【００２９】
固体電解質体２０の内側には金属製のヒータホルダ６が挿嵌されている。
本例において、ヒータホルダ６は、図１〜図６に示すごとく、ヒータ４を部分的に把持しヒータ４を部分的に覆う略円筒状の本体部６１と、本体部６１から基端側に延設され基準側信号線７１に電気的に導通する端子部６２とからなる。端子部６２は、基端側においてガスセンサ１の基準側から伸びる基準側信号線７１を挿入して狭持するように、側面が開口する略円筒状に形成されている。なお、図２は、ヒータを内部に保持したヒータホルダの側面図であり、図３（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ図２におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線、Ｅ−Ｅ線の断面を矢視したときの断面形状を示す図である。
【００３０】
ヒータホルダ６の本体部６１は、基端側から先端側に向けて順に挿嵌部６１１と係止部６１２と把持部６１３と素子固定部６１４とを有する。具体的には、本体部６１は、軸方向に伸びる背骨部６１０と、軸方向と略垂直方向のヒータ４側に背骨部６１０から伸びる一対の挿嵌部６１１と、軸方向と略垂直方向のヒータ側に背骨部６１０から伸びる一対の把持部６１３と、軸方向と略垂直方向のヒータ側に背骨部６１０から伸びる一対の素子固定部６１４と、背骨部６１０からガスセンサ１の径方向に伸びる一対の係止部６１２とを有する。挿嵌部６１１、把持部６１３、素子固定部６１４、及び係止部６１２は、背骨部と対向する側面が同一方向に開口する開口部６１９を有している。なお、係止部６１２は、背骨部６１０からヒータ４側とは反対方向に伸びるように形成されており、必然的にヒータ４側は開口している。即ち、ヒータホルダ６の本体部６１は、ガスセンサの径方向の断面形状が略Ｃ字状になっている。
また、素子固定部６１４には、開口部６１９から背骨部６１０側に突出する突部６１８が形成されている。突部６１８は、素子固定部６１４の開口部６１９側の端部をヒータ４側に向けて折り返すことにより形成されている（図２〜図４参照）。
また、ヒータホルダ６の本体部６１は、背骨部６１０から軸方向の先端側に延設された先端延設部６３を有する。先端延設部６３の先端側には、ヒータ４をガスセンサ１の径方向に押圧する押圧部６３５が形成されている。
【００３１】
図１〜図６に示すごとく、ガスセンサ１においては、ヒータホルダ６が把持部６１３でヒータ４を把持した状態で先端側から固体電解質体２０内に挿嵌されている。ヒータホルダ６は、素子固定部６１４において固体電解質体２０の内側に嵌合している。また、ヒータホルダ６は素子固定部６１４において固体電解質体２０の内側面２１に形成された基準電極２１５と電気的に接続している。また、固体電解質体２０の外側面に２２形成された測定電極２２５は、基端側に伸びる測定側中間リード７２１に電気的に導通している。
【００３２】
また、ヒータホルダ６の本体部６１には、ヒータ４が組み付けられている。ヒータ４は、ヒータホルダ６の把持部６１３においてホルダに把持され、ヒータホルダ６に対してヒータ４が固定されている。
ヒータ４は、アルミナ等のセラミック材料を長軸状に形成したヒータ基体と、その先端内部に内蔵された発熱体（図示略）と、発熱体に接続された一対のリード線（図示略）と、ヒータ基板の表面に形成され、一対のリード線にそれぞれ導通する一対のヒータ電極４５とから構成されている。
ヒータ４は、センサ素子２内に挿入されてヒータホルダ６の把持部６１３により弾性的に固定されている。
【００３３】
また、図６に示すごとく、ヒータホルダ６の押圧部６３５は、ヒータ４の側面をガスセンサの径方向に押圧する。これにより、ヒータ４の先端部４２が固体電解質体２０の内側面２１に当接されている。
図６、図７（ａ）及び（ｂ）に示すごとく、押圧部６３５によりヒータ４は、ヒータホルダ６内において背骨部６１０から開口部６１９に向かう方向１９９に押圧される。そして、ヒータホルダ６の素子固定部６１４に設けられた突部６１８にヒータ４の側面が当接する。即ち、ヒータホルダ６は、押圧部６３５による押圧や振動等により、ヒータ４に径方向における背骨部から開口部へ向かう方向１９９に応力がかかったとしても、突部６１８がこの応力の支点となるように構成されている。なお、図７（ａ）及び（ｂ）は、ヒータを把持するヒータホルダをセンサの軸方向から見た図であって、ヒータホルダにおける把持部及び素子固定部以外の構成を省略して示してある。
【００３４】
また、図１に示すごとく、ハウジング３には、ハウジング係合部３１が形成されており、金属製緩衝部材（図示略）を介して固体電解質体係合部２０１とハウジング係合部３１とが係合してセンサ素子２がハウジング３内に係止されている。また、センサ素子２とハウジング３との間の空隙には、例えばタルクなどの絶縁性粉末１０１、絶縁性粉末成形体１０２、セラミック、ガラス等の絶縁性封止部材１０３、金属製部材からなるスペーサ１０４等によって構成される素子固定部材によって充填され、ハウジング３の上端縁のハウジングかしめ部３２がかしめられてセンサ素子２がハウジング３内に固定されている。
【００３５】
ハウジング３の先端側には、センサ素子２を保護する素子カバー１２が固定されている。素子カバー１２は、内側カバー１２１と外側カバー１２２との２つのカバーを並列して配置した二重構造からなる。そして、内側カバー１２１及び外側カバー１２２には、それぞれ被測定ガスをそれらの内部に導入するための被測定ガス導入口１２７、１２８が形成されている。
これにより、内燃機関の排気系を流通する被測定ガスを、被測定ガス導入口１２７、１２８を通じて素子カバー１２の内側であってセンサ素子２の周囲に形成される被測定ガス室１２０に導入することができる。
【００３６】
また、図１に示すごとく、ガスセンサ１は、基端側に、外部回路に接続する基準側信号線７１及び測定側信号線７２と、インシュレータ５と、インシュレータ保持金具５０と、基準ガス側カバー１３とが配設されている。
基準ガス側カバー１３は、ハウジング３の基端側に固定されており、内側に基準ガス空間１３０を形成する。即ち、ハウジング３におけるかしめ部３２よりも径方向外側に配設されたカバー固定部３４に、基準ガス側カバー１３の先端側開口部が溶接されている。基準ガス側カバー１３の基端部は、ゴムブッシュ１６により封止されている。そして、外部回路に接続する基準側信号線７１及び測定側信号線７２がゴムブッシュ１６により絶縁支持されている。
【００３７】
図１に示すごとく、インシュレータ５は、絶縁材からなり、円柱状の本体部５６と本体部５６の基端側端面５６１から基端側に伸びる略円柱状の突出部５７とを有し、断面略凸形状の部材である。インシュレータ５の先端側端面５６２には、ヒータの基端部を挿嵌保持する挿嵌孔５１が軸方向に設けられている。挿嵌孔５１は、インシュレータ５を貫通せず、ヒータの基端部がインシュレータ５の内部で当接するように閉塞している。また、インシュレータ５には、ヒータホルダ６の本体部６１から軸方向の基端側に伸びる端子部６２（図１、図２、図４参照）が挿入される基準側端子孔５２と、測定側中間リード７２１に接続する測定側端子７２２（図１参照）が挿入される測定側端子孔５３とが、挿嵌孔５１よりも径方向の外側にそれぞれ形成されている。基準側端子孔５２及び測定側端子孔５３は、インシュレータ５の本体部５６を軸方向に貫通している。また、インシュレータ５には、ヒータ４の基端部４１においてヒータ電極４５から伸びて軸方向に突出する一対のリード部４５１が挿入される一対のヒータリード孔（図示略）が形成されている。ヒータリード孔は、インシュレータの先端部５６２側においては挿嵌孔５１と一体となっており、突出部５７においては、挿嵌孔５１から独立した孔によって形成されている。ヒータリード孔は、本体部５６及び突出部５７を軸方向に貫通している。
【００３８】
また、図１に示すごとく、インシュレータ５は、保持金具５０により基準ガス側カバー１３内に固定されている。そして、インシュレータ５の挿嵌孔５１には、ヒータ４の基端部４１がヒータホルダ６の挿嵌部６１１と共に挿入されている。
【００３９】
図１〜図５に示すごとく、ヒータホルダ６の本体部の基端側に形成された挿嵌部６１１がヒータの基端部と共にインシュレータ５の挿嵌孔５１に挿入されている。ヒータホルダ６の挿嵌部６１１は、インシュレータ５の挿嵌孔５１と嵌合することにより、インシュレータ５に対してヒータホルダ６が固定されている。また、インシュレータ５の先端側端面５６２には、ヒータホルダ６の係止部６１２が当接している。これにより、挿嵌孔５１に挿入されるヒータホルダ６の長さが調節されている。
またヒータリード孔には、ヒータ４の外周部の基端側に形成された一対のヒータ電極４５から伸びる一対のリード部４５１が挿入されている。これらのリード部４５１には外部電源（図示略）から伸びるヒータ電源リード４９に接続されており、外部電源からヒータ４に電力を供給できる構成になっている。
【００４０】
また、インシュレータ５の基準側端子孔５２には、ヒータホルダ６の本体部に一体的に連結されている基準側端子６２が挿入されている。そして、基準側端子６２は、ガスセンサ１の基端側から伸びる基準側信号線７１に電気的に接続されている。
また、インシュレータ５の測定側端子孔５３には、測定側端子７２２が挿入されている。測定側端子７２２は、弾性金属材料を略Ｕ字状のバネ状に形成してなる。測定側端子７２２は、先端側において上述のように測定側中間リード７２１に電気的に接続されており、基端側においてはガスセンサ１の基端側から伸びる測定側信号線７２に電気的に接続されている。
【００４１】
また、図１に示すごとく、基準ガス側カバー１３の外周側には、かしめカバー１４が配置されており、かしめカバー１４は基準ガス側カバー１３にかしめ固定されている。また、かしめカバー１４には、基準ガス空間１３０に基準ガスを導入する基準ガス導入口１４１が形成されている。
【００４２】
なお、基準ガスは大気であり、基準ガス導入口１４１から流入した大気は、基準ガス側カバー内の基準ガス空間１３０を通過してセンサ素子内の基準ガス室２０まで流入する。
【００４３】
次に、本例のガスセンサ１において、ヒータホルダへのヒータの組み付け方法について説明する。
本例において、図４、図８（ａ）及び（ｂ）に示すごとく、ヒータホルダ６の本体部６１は、軸方向に伸びる背骨部６１０と、軸方向と略垂直方向のヒータ４側に背骨部６１０から伸びる一対の挿嵌部６１１、一対の把持部６１３、一対の素子固定部６１４とをそれぞれ有している。また、本体部６１は、背骨部６１０からガスセンサの径方向に伸びる一対の係止部６１２を有している。そして、挿嵌部６１１、把持部６１３、素子固定部６１４、及び係止部は、背骨部と対向する側面が同一方向に開口している。
【００４４】
したがって、ヒータホルダ６の開口部側６１９からヒータ４を側面から挿入することにより、ヒータホルダ６にヒータ４を組み付けることができる（組み付け工程）。これにより、ヒータホルダ６にヒータ４を組み付けて組付け体４００を得ることができる（図８（ｂ）参照）。
【００４５】
次に、図６に示すごとく、組付け体４００をセンサ素子２の固体電解質体２０内に挿入配置する（挿入工程）。挿入工程においては、組付け体４００をセンサ素子２の固体電解質体２０内に挿入配置することにより、固体電解質体２０の内側面２１によりヒータホルダ６の素子固定部６１４が押圧され、一対の素子固定部６１４の間隔Ｄ（素子固定部６１４における開口部６１９の間隔Ｄ）を小さくすることができる（図６、図７（ａ）及び（ｂ）参照）。そして、ヒータ４の側面にヒータホルダ６の素子固定部６１４における突部６１８に当接させる（図７（ｂ）参照）。また、ヒータホルダ６の押圧部６３５によりガスセンサの径方向に押圧されるヒータの先端部４２を固体電解質体２０の内側面２１に当接させる（図６参照）。
【００４６】
以下、本例のガスセンサ１の作用効果について図１〜図８を用いて説明する。
本例のガスセンサ１においては、上記のように、ヒータホルダ６の把持部６１３及び素子固定部６１４は、背骨部６１０と対向する側面が同一方向に開口する開口部６１９を有する。即ち、ヒータホルダ６の本体部６１は、側面が同一方向に開口する。そのため、ガスセンサにおいては、ヒータ４をヒータホルダ６に組み付ける際に、ヒータホルダ６の開口部６１９から、ヒータ４をその側面から組み付けることができる（図８（ａ）及び（ｂ）参照）。それ故、ヒータホルダ６へのヒータ４の組み付けが容易になる。
【００４７】
また、ヒータホルダ６の素子固定部６１４には、開口部６１９から背骨部６１０側に突出する突部６１８が形成されている。そのため、押圧部６３５がヒータ４を側面からガスセンサ１の径方向に押圧しても、突部６１８が押圧部６３５による応力の支点となり、ヒータ４がヒータホルダ６の開口部６１９から脱離してしまうことを防止することができる。したがって、振動時等においても、ヒータ４がヒータホルダ６の開口部６１９から脱離することを防止することができる。
【００４８】
また、本例において、突部６１８は、素子固定部６１４における開口部６１９側の端部をヒータ４に向けて折り返すことにより形成されている。
そのため、突部６１８を簡単に形成することができる。
【００４９】
また、ヒータ４の先端部４２と固体電解質体２０の内側面２１、及びヒータ４の側面と素子固定部６１４における突部６１８は、それぞれ当接している。
ヒータ４の先端部４２と固体電解質体２０の内側面２１とを当接させることにより、固体電解質体２０に対してヒータ４を固定することができる（図６参照）。そのため、耐振動性を向上させることができる。
また、ヒータ４の側面とヒータホルダ６の素子固定部６１４における突部６１８とを当接させることにより、突部６１８が、押圧部６３５がヒータ４の側面を押圧する応力の支点となり、ヒータ４の先端部４２に発生する押圧応力を安定化することができる。
また、本例においては、突部６１８とヒータ４の側面とを当接させたが、両者の間に隙間を設けてあってもよい。この場合には、振動時等にヒータ４が径方向に動いたときに、ヒータ４の側面が突部に当接し、ヒータ４がヒータホルダ６から脱離することを防止することができる。
【００５０】
次に、本例のガスセンサの製造方法においては、上記組み付け工程と上記挿入工程とを行っている。
図８（ａ）に示すごとく、上記組み付け工程においては、ヒータホルダ６の開口部６１９からヒータ４を側面から挿入する。これにより、図８（ｂ）に示すごとく、ヒータホルダ６の把持部６１１にヒータ４の側面を把持させ、ヒータホルダ６にヒータ４を組み付けて組付け体４００を作製することができる。
【００５１】
また、挿入工程においては、図６に示すごとく、組付け体４００をセンサ素子２の固体電解質体２００内に挿入配置する。そして、ヒータホルダ６の押圧部６３５によりガスセンサ１の径方向に押圧されるヒータ４の先端部４２を固体電解質体２０の内側面２１に当接させる。このとき、ヒータ４は、ヒータホルダの押圧部６３５により、径方向におけるヒータホルダ６の背骨部６１０側から開口部６１９側へ応力を受ける。本例においては、上述のように、ヒータホルダの素子固定部６１４に突部６１８が形成されており、この突部６１８が押圧部６３５による応力の支点となる。そのため、ヒータホルダ６の開口部６１９からヒータ４が脱離することを防止することができる。
【００５２】
また、本例においては、組付け体４００をセンサ素子２の固体電解質体２００内に挿入配置することにより、固体電解質体２００の内側面２１によりヒータホルダ６の素子固定部６１４が押圧され（図６参照）、一対の素子固定部６１４の間隔Ｄを小さくしている（図７（ａ）及び（ｂ）参照）。そのため、上記組み付け工程においては、一対の素子固定部６１４の間隔を大きくしておくことができる（図７（ａ）参照）ため、ヒータホルダ６にヒータ４を組み付け難くなることを回避することができる。
【００５３】
このように、本例によれば、ヒータホルダへのヒータの組み付けが容易であり、耐振動性に優れ、ヒータホルダからのヒータの脱離を防止できるガスセンサ及びその製造方法を提供することができる。
【００５４】
（実施例２）
本例は、実施例１とはヒータホルダの形状が異なるガスセンサの例である。実施例１においては、ヒータホルダ６の素子固定部６１４に、センサの軸方向に沿って伸びる突部を形成したが（図５参照）、本例においては、素子固定部の開口部側の端部の一部をヒータ側に部分的に突出させて突部８１８を形成した（図９参照）。
【００５５】
図９に示すごとく、本例のヒータホルダの本体部８１には、実施例１と同様に、挿嵌部８１１、係止部８１２、把持部８１３、素子固定部８１８、先端延設部８３、及び押圧部８３５が形成されている。
素子固定部８１８は開口部側（図９の紙面手前側）の端部の一部が開口部側から背骨側（紙面の手前から奥）に向けて折り曲げられて、突部８１８が形成されている。本例のヒータホルダにおいては、突部により、ヒータ（図示略）の側面を面や線ではなく、点で押圧することができる。この場合には、ヒータホルダ６の押圧部８３５による押圧力をより安定化させることができる。
その他の構成及び作用効果は、実施例１と同様である。
【符号の説明】
【００５６】
１  ガスセンサ
２  センサ素子
３  ハウジング
４  ヒータ
５  インシュレータ
６  ヒータホルダ
６１３  把持部
６１４  素子固定部
６３５  押圧部
【図１】
0005477333.tif 000002
【図２】
0005477333.tif 000003
【図３】
0005477333.tif 000004
【図４】
0005477333.tif 000005
【図５】
0005477333.tif 000006
【図６】
0005477333.tif 000007
【図７】
0005477333.tif 000008
【図８】
0005477333.tif 000009
【図９】
0005477333.tif 000010
【図１０】
0005477333.tif 000011
【図１１】
0005477333.tif 000012
【図１２】
0005477333.tif 000013