(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスセンサと着脱可能な共通の固定部材を用い、機種毎に異なるエンジンルームや流路にガスセンサを取付可能とすると共に、取付部とプロテクタのガス導入部とを特定の位置関係に合わせ易くし、放熱性にも優れたガスセンサを提供する。【解決手段】検出素子と、軸線Ｏ方向に沿って見たときに多角形をなすと共に、多角部５２を有する主体金具５０と、プロテクタ１００と、外筒３０と、を備え、被測定ガスが流れる流路に配置されるガスセンサ１において、多角部に嵌合される多角孔を有すると共に、ガスセンサに着脱可能な金属製の固定部材２００であって、流路に取り付け可能なフランジ部を有する固定部材をさらに備え、フランジ部とプロテクタのガス導入部１４０とが特定の位置関係になるように、多角部５２に対する多角孔の取付け角度が調整された状態で多角孔が多角部５２に嵌め込まれ、固定部材２００が主体金具５０に固定されている。【選択図】図５
2014235025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有する検出素子と、
前記検出部を自身の先端から突出させつつ、前記検出素子の径方向周囲を取り囲む筒状の主体金具であって、前記軸線方向に沿って見たときに多角形をなすと共に、径方向に突出する多角部を有する主体金具と、
内部に前記検出素子の前記検出部を収容しつつ、前記主体金具に固定される筒状のプロテクタと、
前記主体金具の後端側に接続される金属製の外筒と、
を備え、前記被測定ガスが流れる流路に配置されるガスセンサにおいて、
前記多角部に嵌合される多角孔を有すると共に、前記ガスセンサに着脱可能な金属製の固定部材であって、前記流路に取り付け可能な取付部を有する固定部材をさらに備え、
前記プロテクタは、前記被測定ガスを外部から前記プロテクタ内に導入可能なガス導入部を有し、
前記取付部と前記ガス導入部とが特定の位置関係になるように、前記多角部に対する前記多角孔の取付け角度が調整された状態で前記多角孔が前記多角部に嵌め込まれ、前記固定部材が前記主体金具に固定されているガスセンサ。
【請求項２】
前記多角孔は前記多角部と同一の辺の数を持つか、又は前記多角孔は前記多角部の２倍の辺の数を持つ多角形の孔である請求項１記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記取付部は前記外筒と非接触である請求項１又は２記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記ガス導入部は、前記プロテクタの周方向の一部の範囲にのみ設けられている請求項１乃至３の何れか一項記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスセンサに関し、更に詳しくは、酸素センサ、炭化水素センサ、酸化窒素センサなど、測定雰囲気中の特定ガス濃度を検出するためのガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、被測定ガス（吸気ガスや排気ガス）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検出素子を主体金具に保持すると共に、検出素子の検出部の周囲をプロテクタで取り囲み、検出素子を被水や煤から保護する構造が一般的に用いられている。プロテクタには、検出部に被測定ガスを晒すためのガス導入部（孔）が設けられている。
一方、主体金具の外表面には、ガスセンサを被測定ガスの流路（吸気管等）に取り付けるための雄ねじ部が形成されている。そして、主体金具に設けられた六角部に工具を取り付け、流路の雌ねじ部に主体金具の雄ねじ部を螺合させてガスセンサを流路に固定している。
【０００３】
ところで、一般的にエンジンルームや流路のレイアウトは機種毎に異なり、ガスセンサの配置位置も機種毎に異なる。これに対し、ガスセンサを主体金具の雄ねじ部によって取付ける上記方法の場合、ガスセンサの取付位置が一律に決まっているので、エンジンルームや流路のレイアウトに適合できずにガスセンサが流路に取り付けられない虞がある。
【０００４】
また、被測定ガスには不純物（例えば煤）や水滴が含まれており、例えば、ガス導入部が流路の上流側を向くようにガスセンサが流路に配置されていると、ガス導入部に被測定ガスが接触やすくなり、ガス導入部に不純物が付着してガス導入部を塞いでしまう（以下、目詰まりとも言う）虞やガス検出素子に水滴がついてしまう虞がある。これに対し、ガス導入部を流路の下流側に向くようにガスセンサを流路に配置することで、ガス導入部に被測定ガスが接触しにくくなり、目詰まりや被水を効果的に抑制できる。ところが、ガスセンサの主体金具の雄ねじ部によって取り付ける上記方法の場合、ガス導入部を下流側に向けてガスセンサを流路に取り付けることが困難である。
【０００５】
また、エンジンルームや流路のレイアウトに適合できずにガスセンサが流路に取り付けられない虞や、ガス導入部を下流側に向けてガスセンサを流路に取り付ける困難性を考慮し、機種毎にガスセンサを作製することも可能ではあるものの、作業性、コスト等の問題が生じる。
【０００６】
このようなことから、ガスセンサを流路に取り付ける樹脂製のフランジ部を含む固定部材をガスセンサの外側にインサート成型することで、機種毎に多品種のガスセンサを作製することなく、機種毎に異なるエンジンルームや流路にガスセンサを取付可能とした技術が開発されている（特許文献１）。さらに、特許文献１記載の技術においては、固定部材をインサート成型する際、ガス導入部とフランジ部の向きを特定の位置関係に合わせることで、ガス導入路を下流側にむけてガスセンサを流路に取り付けることができる。
又、酸素センサの円筒状の本体部の外側に金属製のフランジ部を溶接する技術も開発されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１２７６６７号公報
【特許文献２】特開昭５６−３０６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記した特許文献１記載の技術の場合、ガスセンサ本体の周囲が樹脂製の固定部で覆われているため、ガスセンサ内部に配置された樹脂性の封止部材やセンサ信号取り出し用の金属端子の放熱性が低下する虞がある。又、固定部をガスセンサ本体の周囲にインサート成型するための金型（治具）が必要であるため、設備コストが大きくなると共に、機種毎に異なるエンジンルームや流路に応じて治具を変える必要がある。
又、特許文献２記載の技術の場合、フランジ部がガスセンサ本体に対して自由に回転してしまうため、ガス導入部とフランジ部の向きとの位置合わせを作業者が行わなければならず、作業効率が低下する。
そこで、本発明は、ガスセンサと着脱可能な共通の固定部材を用い、機種毎に異なるエンジンルームや流路にガスセンサを取付可能とすると共に、取付部とプロテクタのガス導入部とを特定の位置関係に合わせ易くし、放熱性にも優れたガスセンサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有する検出素子と、前記検出部を自身の先端から突出させつつ、前記検出素子の径方向周囲を取り囲む筒状の主体金具であって、前記軸線方向に沿って見たときに多角形をなすと共に、径方向に突出する多角部を有する主体金具と、内部に前記検出素子の前記検出部を収容しつつ、前記主体金具に固定される筒状のプロテクタと、前記主体金具の後端側に接続される金属製の外筒と、を備え、前記被測定ガスが流れる流路に配置されるガスセンサにおいて、前記多角部に嵌合される多角孔を有すると共に、前記ガスセンサに着脱可能な金属製の固定部材であって、前記流路に取り付け可能な取付部を有する固定部材をさらに備え、前記プロテクタは、前記被測定ガスを外部から前記プロテクタ内に導入可能なガス導入部を有し、前記取付部と前記ガス導入部とが特定の位置関係になるように、前記多角部に対する前記多角孔の取付け角度が調整された状態で前記多角孔が前記多角部に嵌め込まれ、前記固定部材が前記主体金具に固定されている。
【００１０】
このガスセンサによれば、多角部に対する多角孔の取付け角度（嵌合角度）を変えて固定部材を主体金具に固定することで、機種毎に異なる設置スペースや流路であっても共通の固定部材及び共通のガスセンサを用いてガスセンサを流路に取付けることができ、機種に応じて別個の形状の固定部材を作製したり、機種毎にガスセンサを作製する必要がない。
そして、ガス導入部と取付部とを特定の位置関係にすることで、ガスセンサを流路に取り付けた際に、ガス導入部に被測定ガスが接触しにくくなり、目詰まりや被水を効果的に抑制できる。
さらに、検出素子からの熱は主体金具に伝わるが、主体金具を取り囲むようにして金属製の固定部材を取り付ける。このため、主体金具から固定部材に効果的に放熱することができ、封止部材や金属端子が熱影響を受け難く、放熱性に優れたガスセンサが得られる。又、ガスセンサに一般的に付属する主体金具（多角部）に固定部材を取り付ければよいので、固定部材を取り付けるための新たな部材をガスセンサに設ける必要がなく、部品点数の増大を抑制できる。
なお、多角部に対する多角孔の取付け角度（嵌合角度）が変えることが可能で、且つ多角部に多角孔が嵌め込まれることが可能であれば、多角部及び多角孔の形状は特に限定されるものではない。一方、多角部及び多角孔がそれぞれ正多角形であれば、多角部に対する多角孔の取付け（嵌合）角度の調整範囲は、多角形の内角の整数倍となる。従って、取付け（嵌合）角度を多角形の内角の整数倍に正確に調整することができる。
【００１１】
本発明のガスセンサにおいて、前記多角孔は前記多角部と同一の辺の数を持つか、又は前記多角孔は前記多角部の２倍の辺の数を持つ多角形の孔であってもよい。
特に、多角孔が多角部の２倍の辺の数を持つ場合には、多角孔の内角が多角部の内角の１／２となるので、その分だけ多角部に対する取付部の取付け角度をより細かく調整できる。
【００１２】
本発明のガスセンサにおいて、前記固定部材は前記外筒と非接触であってもよい。
このガスセンサによれば、主体金具から固定部材に伝わった熱が外筒に伝わることを抑制し、外筒内部に位置する封止部材や金属端子への熱影響をさらに抑制することができる。
【００１３】
本発明のガスセンサにおいて、前記ガス導入部は、前記プロテクタの周方向の一部の範囲にのみ設けられていてもよい。
このガスセンサによれば、ガス導入部はプロテクタの周方向の一部の範囲にのみ設けられているので、ガス導入部と取付部とを特定の位置関係にすることで、ガスセンサを流路に取り付けた際に、ガス導入部に被測定ガスを効果的に接触させにくくすることができる。その結果、目詰まりや被水性をより効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、ガスセンサと着脱可能な共通の固定部材を用い、機種毎に異なるエンジンルームや流路にガスセンサを取付可能とすると共に、取付部とプロテクタのガス導入部とを特定の位置関係に合わせ易くし、放熱性にも優れたガスセンサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態のガスセンサの部分断面図である。
【図２】ガスセンサの斜視図である。
【図３】固定部材の上面斜視図である。
【図４】固定部材の下面斜視図である。
【図５】ガスセンサに固定部材を挿通した状態の分解斜視図である。
【図６】取付部を多角部（工具係合部）に位置合わせする態様を示す上面図である。
【図７】本実施形態のガスセンサを吸気通路に取り付けた状態を示す図である。
【図８】外側プロテクタの斜視図である。
【図９】内側プロテクタの斜視図である。
【図１０】図１に示すガスセンサのＡ−Ａ断面図である。
【図１１】変形例に係る取付部を多角部（工具係合部）に位置合わせする態様を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化したガスセンサの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、一例としてのガスセンサ１の構造について、図１を参照して説明する。図１は、ガスセンサ１の部分断面図である。なお、図１において、ガスセンサ１の軸線Ｏ方向（１点鎖線で示す。）を上下方向として図示し、内部に保持する検出素子１０の検出部１１側をガスセンサ１の先端側、後端部１２側をガスセンサ１の後端側として説明する。
【００１７】
図１に示すガスセンサ１は、内燃機関の吸気通路２（図７参照、特許請求の範囲の「流路」に相当）に取り付けられ、内部に保持する検出素子１０の検出部１１が吸気通路２を流通する吸気ガスや吸気再循環ガス中に晒されて、その吸気ガスや吸気再循環ガス中の酸素濃度から空燃比を検出する、いわゆる全領域空燃比センサである。なお、以下の文章では吸気ガス及び吸気再循環ガスをまとめて「ガス」という。
検出素子１０は軸線Ｏ方向に延びる短冊状をなし、酸素濃度の検出を行うガス検出体と、そのガス検出体を早期活性化させるために加熱を行うヒータ体とが互いに貼り合わされ、略角柱状をなす積層体として一体化されたものである。ガス検出体はジルコニアを主体とする固体電解質体と白金を主体とする検出電極と（共に図示しない）から構成され、その検出電極は、検出素子１０の先端側に形成された検出部１１に配置されている。そして、検出電極をガスによる被毒から保護するため、検出素子１０の検出部１１には、その外周面を包むように保護層１５が形成されている。他方、検出素子１０の後端側の後端部１２には、ガス検出体やヒータ体から電極を取り出すための５つの電極パッド１６（図１ではそのうちの１つを図示している。）が形成されている。なお、本実施の形態では検出素子１０を本発明における「検出素子」として説明を行うが、厳密には、検出素子の構成としてヒータ体は必ずしも必要ではなく、ガス検出体が本発明の「検出素子」に相当する。
【００１８】
検出素子１０の胴部１３の中央よりやや先端側には、有底筒状をなす金属製の金属カップ２０が、自身の内部に検出素子１０を挿通させ、その検出部１１を筒底の開口２５から突出させた状態で配置されている。金属カップ２０は主体金具５０内に検出素子１０を保持するための部材であり、筒底の縁部分の先端周縁部２３は外周面にかけてテーパ状に形成されている。金属カップ２０内には、アルミナ製のセラミックリング２１と滑石粉末を圧縮して固めた滑石リング２２とが、自身を検出素子１０に挿通させた状態で収容されている。滑石リング２２は金属カップ２０内で押し潰されて細部に充填されており、これにより、検出素子１０が金属カップ２０内で位置決めされて保持されている。
【００１９】
金属カップ２０と一体となった検出素子１０は、その周囲を筒状の主体金具５０に取り囲まれて保持されている。主体金具５０は、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼からなり通常の場合に外周先端側に吸気流路への取り付け用の雄ねじ部５１が形成されている。この雄ねじ部５１よりも先端側には、後述するプロテクタ１００が係合される先端係合部５６が形成されている。また、主体金具５０の外周中央には、通常の場合に取り付け用の工具が係合する工具係合部５２が形成されており、その工具係合部５２の先端面と雄ねじ部５１の後端との間には、吸気通路２に取り付けた際のガス抜けを防止するためのガスケット５５が嵌挿されている。なお、ガスケット５５の代わりに、Ｏリングやカーボングラファイトを嵌挿されていても良い。更に、工具係合部５２の後端側には、後述する外筒３０が係合される後端係合部５７と、その後端側に、主体金具５０内に検出素子１０を加締め保持するための加締め部５３とが形成されている。
なお、工具係合部５２は軸線方向から見て正六角形をなして径方向に突出し、工具（スパナ等）に係合するようになっている。工具係合部５２が特許請求の範囲の「多角部」に相当する。
【００２０】
また、主体金具５０の内周で雄ねじ部５１付近には段部５４が形成されている。この段部５４には、検出素子１０を保持する金属カップ２０の先端周縁部２３が係止されている。更に、主体金具５０の内周には滑石リング２６が、自身を検出素子１０に挿通させた状態で、金属カップ２０の後端側から装填されている。そして、滑石リング２６を後端側から押さえるように、筒状のスリーブ２７が主体金具５０内に嵌め込まれている。スリーブ２７の後端側外周には段状をなす肩部２８が形成されており、その肩部２８には、円環状の加締めパッキン２９が配置されている。この状態で主体金具５０の加締め部５３が、加締めパッキン２９を介してスリーブ２７の肩部２８を先端側に向けて押圧するように加締められている。スリーブ２７に押圧された滑石リング２６は主体金具５０内で押し潰されて細部にわたって充填され、この滑石リング２６と、金属カップ２０内にあらかじめ装填された滑石リング２２とによって、金属カップ２０および検出素子１０が主体金具５０内で位置決め保持される。主体金具５０内の気密は、加締め部５３とスリーブ２７の肩部２８との間に介在される加締めパッキン２９によって維持され、吸気ガスの流出が防止される。
【００２１】
検出素子１０は、その後端部１２が主体金具５０の後端（加締め部５３）よりも後方に突出されており、その後端部１２には、絶縁性セラミックスからなる筒状のセパレータ６０が被せられている。セパレータ６０は、検出素子１０の後端部１２に形成された５つの電極パッド１６とそれぞれ電気的に接続される５つの接続端子６１（図１ではそのうちの１つを図示している。）を内部に保持すると共に、それら各接続端子６１と、ガスセンサ１の外部に引き出される５本のリード線６５（図１ではそのうちの３本を図示している。）との各接続部分を収容して保護している。
【００２２】
そして、セパレータ６０が嵌められた検出素子１０の後端部１２の周囲を囲うように、筒状の外筒３０が配設されている。外筒３０はステンレス（例えばＳＵＳ３０４）製であり、主体金具５０の後端係合部５７の外周に自身の先端側の開口端３１が係合されている。その開口端３１は、外周側から加締められ、更に外周を一周してレーザ溶接が施されて後端係合部５７に接合されており、外筒３０と主体金具５０とが一体に固定されている。
また、外筒３０とセパレータ６０との間の間隙には、金属製で筒状の保持金具７０が配設されている。保持金具７０は自身の後端を内側に折り曲げて構成した支持部７１を有し、自身の内部に挿通されるセパレータ６０の後端側外周に鍔状に設けられた鍔部６２を支持部７１に係止させて、セパレータ６０を支持している。この状態で、保持金具７０が配置された部分の外筒３０の外周面が加締められ、セパレータ６０を支持した保持金具７０が外筒３０に固定されている。
【００２３】
そして外筒３０の後端側の開口には、フッ素系ゴム製のグロメット７５が嵌合されている。グロメット７５は５つの挿通孔７６（図１ではそのうちの１つを図示している。）を有し、各挿通孔７６に、セパレータ６０から引き出された５本のリード線６５が気密に挿通されている。この状態でグロメット７５は、セパレータ６０を先端側に押圧しつつ、外筒３０の外周から加締められて、外筒３０の後端に固定されている。
【００２４】
そして、主体金具５０の先端係合部５６には、センサ素子１０の検出部１１を、ガス中のデポジット（燃料灰分やオイル成分など被毒性の付着物質）による汚損や被水などによる折損等から保護するためのプロテクタ１００が嵌められ、レーザ溶接によって固定されている。
詳しくは後述するが、図１に示すように、プロテクタ１００は、被測定ガスを外部からプロテクタ内に導入可能な外側ガス導入部１４０を有しており、外側ガス導入部１４０が吸気通路２に対して特定の位置関係（本実施形態では吸気通路２の下流側）になるよう、ガスセンサ１がフランジ部２２０を介して吸気通路２に取り付けられる。
なお、「外側ガス導入部１４０」が特許請求の範囲の「ガス導入部」に相当する。
【００２５】
プロテクタ１００は、図１、図８〜図１０に示すように、検出素子１０の検知部１１と間隙をおいて配置された内側プロテクタ１２０と、内側プロテクタ１２０と間隙をおいて配置された外側プロテクタ１１０とから構成される２重構造を有する。
なお、図８は、外側プロテクタ１１０の斜視図、図９は内側プロテクタ１２０の斜視図、図１０は、図１に示すＡ−Ａ断面図である。
【００２６】
外側プロテクタ１１０は、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼から形成され、図１、図８に示すように、外側壁部１３０と外側壁部１３０よりも外径が拡径された外側基端部１３１を有する。外側基端部１３１は、主体金具５０の先端径合部５６に係合され、レーザ溶接にて主体金具５０と全周溶接されている。他方、外側壁部１３０は、外側基端部１３１の先端側に円筒状に設けられ、外周面に軸線方向に延びるスリット状の外側ガス導入部１４０が１つ設けられている。この外側ガス導入部１４０を介して外部から外側プロテクタ１１０に吸気ガスや吸気再循環ガスが導入される。さらに、外側壁部１３０の先端側には外側底部１３２が設けられており、この外側底部１３２には、吸気ガスや吸気再循環ガスが導出される導出部１５０が設けられている。なお、後述するように、ガスセンサ１が吸気通路２に配置されると、外側プロテクタ１１０の外側ガス導入部１４０は吸気通路２の下流側に配置されることになる。
【００２７】
また、内側プロテクタ１２０は、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼から形成され、図１、図９に示すように、内側壁部１６０と内側壁部１６０よりも外径が拡径された内側基端部１６１を有する。内側基端部１６１は、主体金具５０の先端径合部５６に係合され、外側基端部１３１と共に、レーザ溶接にて主体金具５０と全周溶接されている。さらに、内側基端部１６１は、主体金具の先端係合部５６の先端面に対しても溶接されている。他方、内側壁部１６０は、内側基端部１６１の先端側に半円弧状に設けられており、検出素子１０の検出部１１のうち、ヒータ体側（図示せず）を覆っている。内側壁部１６０の径方向の端部には内側ガス導入部１７０が設けられており、本実施例では、検知部１１のガス検出体側は、内側ガス導入部１７０よりも突出し、外側プロテクタ１１０の内部空間に露出している。さらに、内側壁部１６０の先端側には内側底部１６２が設けられており、検出素子１０の検出部１１の先端を覆うように設けられている。なお、後述するように、ガスセンサ１が吸気通路２に配置されると、内側プロテクタ１１０の内側ガス導入部１７０は吸気通路２の上流側に配置されることになる。
【００２８】
このガスセンサ１は、図７に示すように、吸気通路２に配置される。この吸気通路２にはガスが上流から下流に向けて流れている（図７の紙面手前から紙面奥方向）。この際、外側プロテクタ１１０の外側ガス導入部１４０が吸気通路２の下流側に配置されることとなる。これにより、ガスは吸気通路２の下流側から巻き込まれて外側プロテクタ１１０へ導入されることになる。
このように、内側プロテクタ１２０と外側プロテクタ１１０とを有するプロテクタ１００とすることで、外側ガス導入部１４０の目詰まりを考慮して、外側ガス導入部１４０を相対的に大きくしても、内側プロテクタ１２０の内側壁部１６０に水分や煤が付着することとなり、検出素子１０に水分や煤が付着することが抑制できる。その結果、検出素子１０がクラックや割れが生じることを抑制したり、検出精度が低下することを抑制できる。
なお、外側底部１３２には、吸気通路２の上流側に外側プロテクタ１１０から被測定ガスを導出可能なガス導出部１５０を有している。これにより、外側プロテクタ１１０内において被測定ガスが吸気経路２の下流側から上流側に流れることで、外側プロテクタ１１０内にて被測定ガスを効率よく置換でき、検出部１１の被測定ガスに対する検出精度が向上する。
【００２９】
次に、本発明の主要部である固定部材２００について説明する。
図３、図４に示すように、固定部材２００は主体金具５０と別部材の金属材料からなり、主体金具５０に着脱することができる。固定部材２００は、径方向の反対方向に互いに突出する板状のフランジ部２２０と、フランジ部２２０から後端側に突出する正六角形の本体部２１０とを有する。本体部２１０は中心に正六角形の多角孔２１０ｈを有し、多角孔２１０ｈはフランジ部２２０を貫通している。又、本体部２１０の後端縁２１０ｅは多角孔２１０ｈから径方向中心に向かって延び、多角孔２１０ｈより小径の円形の周縁を形成している。なお、多角孔２１０ｈは工具係合部５２よりわずかに大径であり、後端縁２１０ｅの周縁はガスセンサ１の外筒３０よりわずかに大径である。
他方、フランジ部２２０には、ガスセンサ１を吸気通路２に取り付けるための１対の取付孔２２１が、ガスセンサ１を挟んで対称に軸方向に貫通するように設けられている。フランジ部２２０が特許請求の範囲の「取付部」に相当する。
【００３０】
そして、図５に示すように、ガスセンサ１の後端側から固定部材２００を挿通すると、後端縁２１０ｅは外筒３０を通過して工具係合部５２の後端向き面５２ａに係止され、固定部材２００がガスセンサ１（工具係合部５２）の軸線Ｏ方向に位置決めされる。
一方、プロテクタ１００の外側ガス導入部１４０が吸気通路２の下流側（図５の流れＦ）になるよう、本実施形態では、取付孔２２１を結ぶ直線Ｌが流れＦに直交するように固定部材２００が主体金具５０に取り付けられる。このため、工具係合部５２の６つの頂点のうち外側ガス導入部１４０に向く頂点５２ｘに、多角孔２１０ｈの頂点２１０ｘを合わせて多角孔２１０ｈが工具係合部５２に嵌合される。図６（ａ）は、軸線Ｏ方向から見た、頂点５２ｘ、頂点２１０ｘの位置関係を示す。
そして、多角孔２１０ｈが工具係合部５２に位置合わせされ（取付け角度が調整され）、嵌合された状態で、溶接等により固定部材２００が主体金具５０に固定され、図２に示すガスセンサ１が完成する。なお、本実施形態では、本体部２１０の周方向に断続する数か所にてレーザ溶接されているが、固定部材２００が主体金具５０（工具係合部５２）に加締め固定されたり、圧入等によって固定されてもよい。
又、図６（ａ）に示すように、フランジ部２２０の一方の辺２２０ａが直線Ｌに平行な切断面を有していて、弧状に湾曲する他の辺と識別可能になっているとよい。この場合、辺２２０ａを外側ガス導入部１４０（頂点５２ｘ）と反対向きにして固定部材２００を工具係合部５２に嵌合することで、位置合わせが容易となる。
【００３１】
そして、図７に示すように、取付孔２２１に挿通した固定部材（ネジやボルト等）２３０を吸気通路２にネジ止めすることで、フランジ部２２０を介してガスセンサ１が吸気通路２に取り付けられる。なお、本実施形態では、吸気通路２の取付孔２ｈと、ガスセンサ１とのシールをガスケット５５（又は、Ｏリング）で行っている。又、図７の符号２３２はワッシャである。
【００３２】
以上のように、本実施形態によれば、工具係合部５２に対する多角孔２１０ｈの取付け角度（嵌合角度）を変えて固定部材２００を主体金具５０に固定することで、機種毎に異なるエンジンルームや流路であっても共通の固定部材２００及び共通のガスセンサ１を用いてガスセンサ１をエンジンルームや流路に取付けることができ、機種に応じて別個の形状の固定部材を作製したり、機種毎にガスセンサを作製する必要がない。
そして、外側ガス導入部１４０とフランジ部２２０とを特定の位置関係にすることで、ガスセンサ１を吸気通路２に取り付けた際に、外側ガス導入部１４０に被測定ガスが接触しにくくなり、目詰まりや被水を効果的に抑制できる。
さらに、検出素子１０からの熱は主体金具５０に伝わるが、主体金具５０を取り囲むようにして金属製の固定部材２００を取り付ける。このため、主体金具５０から固定部材２００に効果的に放熱することができ、グロメット７５や接続端子６１が熱影響を受け難く、放熱性に優れたガスセンサ１が得られる。又、ガスセンサ１に一般的に付属する主体金具（工具係合部５２）に固定部材２００を取り付ければよいので、固定部材２００を取り付けるための新たな部材をガスセンサ１に設ける必要がなく、部品点数の増大を抑制できる。
【００３３】
なお、工具係合部５２及び多角孔２１０ｈは正多角形であるので、工具係合部５２に対する多角孔２１０ｈの取付け（嵌合）角度の調整範囲は、多角形の内角（例えば、正六角形であれば、６０度）の整数倍となる。従って、取付け（嵌合）角度を多角形の内角の整数倍に正確に調整することができる。これに対し、例えばフランジ部２２０の取り付け相手材が円筒状である場合には、フランジ部２２０がガスセンサ１に対して自由に回転してしまうので、フランジ部２２０をガスセンサ１に対して特定の位置関係（例えば６０度）に合わせようとすると、取付け角度を作業者が一々調整する必要が生じ、作業効率が低下する。
具体的には、図６（ｂ）に示すように、車両（機種）によっては、例えば直線Ｌと流れＦとが３０度程度をなすような向きでガスセンサ１をエンジンルームや流路に取付けたい場合がある。この場合には、工具係合部５２の頂点５２ｘに、多角孔２１０ｈの頂点２１０ｙを合わせて多角孔２１０ｈを工具係合部５２に嵌合することで、直線Ｌが流れＦと３０度の角度をなし、図６（ａ）と図６（ｂ）の間で取付け角度を正確に６０度変えることができる。なお、多角孔２１０ｈの頂点２１０ｘ、２１０ｙは隣接している。
【００３４】
さらに、図２に示すように、本体部２１０の後端縁２１０ｅと、外筒３０との間に隙間Ｇが生じるようにフランジ部２２０を固定すれば、フランジ部２２０を外筒３０と非接触にすることができる。この場合、主体金具５０からフランジ部２２０に伝わった熱が外筒３０に伝わることを抑制し、外筒３０内部に位置するグロメット７５や接続端子６１への熱影響をさらに抑制することができる。
【００３５】
さらに、外側ガス導入部１４０は、外側プロテクタ１１０の周方向の一部の範囲にのみ設けられている。これにより、外側ガス導入部１４０とフランジ部２２０とを特定の位置関係にすることで、ガスセンサ１を吸気通路２に取り付けた際に、外側ガス導入部１４０に被測定ガスを効果的に接触させにくくすることができる。その結果、目詰まりや被水をより効果的に抑制できる。
【００３６】
なお、本発明は上記各実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、多角孔２１０ｈは多角部５２は同一の辺を持つ正六角形の孔としたが、図１１に示すように多角孔３１０ｈが多角部１５２の２倍の辺の数を持つ正多角形の孔としてもよい。
具体的には、図１１に示す固定部材３００は、フランジ部３２０と、フランジ部３２０から後端側に突出する正八角形の本体部３１０とを有する。フランジ部３２０は図３のフランジ部２２０と同一であり、本体部３１０の中心の多角孔３１０ｈが正八角形である点が図３に示す固定部材２００と異なっている。一方、ガスセンサ１の多角部１５２は軸線方向から見て正四角形をなす点が図１に示す多角部５２と異なっている。
【００３７】
このように、多角孔３１０ｈが多角部１５２の２倍の辺の数を持つ場合、多角部１５２に対するフランジ部３２０の軸線Ｏ周りの取付け角度をより細かく調整できる。つまり、図１１（ａ）に示すように、取付孔３２１を結ぶ直線Ｌが流れＦに直交するように固定部材３００が多角部１５２に取り付けられた位置を基準とし、この基準位置から軸線Ｏ周りに固定部材３００の軸線Ｏ周りの取付け角度を変えた場合を図１１（ｂ）とする。
図１１（ａ）においては、多角部１５２の４つの頂点のうち外側ガス導入部１４０に向く頂点１５２ｘに、多角孔３１０ｈの頂点３１０ｘを合わせて多角孔３１０ｈが多角部１５２に嵌合される。
一方、フランジ部３２０の向き（取付孔３２１を結ぶ直線Ｌ）と、外側ガス導入部１４０との向きを調整したい場合、頂点１５２ｘに、多角孔３１０ｈの頂点３１０ｙを合わせて多角孔３１０ｈを多角部１５２に嵌合する。このとき、多角孔３１０ｈの内角は４５度であるから、直線Ｌが流れＦと４５度の角度をなし、図１１（ａ）と図１１（ｂ）の間で取付け角度を正確に４５度変えることができる。これに対し、仮に多角孔３１０ｈを多角部１５２と同一の正四角形の孔とした場合には、正四角形の内角が９０度であるから取付け角度の調整も最小９０度となる。すなわち、多角孔３１０ｈが多角部１５２の２倍の辺の数を持つことにより、取付け角度をより細かく調整できることになる。
【００３８】
又、本実施形態では、プロテクタ１００を外側プロテクタ１１０及び内側プロテクタ１２０の２重のプロテクタを用いたが、これに限られず、１重のプロテクタであってもよいし、３重以上のプロテクタであってもよい。また、外側ガス導入部１４０の形状は矩形状に限られない。また、本実施形態では全領域空燃比センサを例に説明したが、酸素センサ、ＮＯｘセンサ、ＨＣセンサ、温度センサ等にも同様に適用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１  ガスセンサ
２  流路
１０  検出素子
１１  検出部
３０  外筒
５０  主体金具
５２、１５２  多角部（工具係合部）
１００  プロテクタ
１５０  ガス導入部
２００、３００  固定部材
２１０ｈ、３１０ｈ  多角孔
２２０、３２０  フランジ部
Ｏ  軸線方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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