(57)【要約】外表面に釉薬層を備えたセラミック包囲体を主体金具に固定した場合でも、釉薬層にクラックや破損が生じることを抑制できるガスセンサ及びガスセンサユニットを提供する。ガスセンサは、ガス検出素子と、主体金具と、セラミック包囲体と、を備える。セラミック包囲体は、包囲体露出部と包囲体被覆部とを備える包囲体胴部を有する。包囲体胴部は、自身の外表面に釉薬層を備える。前記包囲体被覆部上における前記釉薬層は、前記包囲体露出部上における前記釉薬層よりも径方向内側に凹んだ凹部を有する。前記金属製パッキンは、少なくとも前記釉薬層のうち、前記凹部以外の部位で当接する。
2014027642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に向かって延び、先端側が被測定ガスに晒されるガス検出素子と、
前記ガス検出素子の周囲を取り囲む主体金具と、
絶縁性セラミックからなる筒状で、前記ガス検出素子の後端側の周囲を取り囲み、自身の後端側を主体金具の後端より突出させる形態で、金属製パッキンを介して当該主体金具に加締め固定されるセラミック包囲体と、
を備えるとともに、
前記セラミック包囲体は、前記主体金具の後端より後端側で外部に露出する包囲体露出部と、前記主体金具の後端よりも先端側で該主体金具に覆われる包囲体被覆部と、を備える包囲体胴部を有しており、
前記包囲体胴部は、自身の外表面に釉薬層を備え、
前記包囲体被覆部上における前記釉薬層は、前記包囲体露出部上における前記釉薬層よりも径方向内側に凹んだ凹部を有し、
前記金属製パッキンは、少なくとも前記釉薬層のうち、前記凹部以外の部位で当接するガスセンサ。
【請求項２】
前記凹部の表面形状は、１．０ｍｍ以下の曲率半径を有する請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記凹部における前記釉薬層の厚みは、１〜１０μｍの範囲内である請求項１又は２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記包囲体露出部上における前記釉薬層の厚みは、１５〜１００μｍの範囲内である請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項５】
軸線方向に向かって延び、先端側が被測定ガスに晒されるガス検出素子と、前記ガス検出素子の周囲を取り囲む主体金具と、絶縁性セラミックからなる筒状で、前記ガス検出素子の後端側の周囲を取り囲み、自身の後端側を主体金具の後端より突出させる形態で、金属製パッキンを介して当該主体金具に加締め固定されるセラミック包囲体と、前記ガス検出素子の内周面に形成した内側電極と接続し前記ガス検出素子からの出力信号を外部に出力する端子部材と、を有するガスセンサと、
前記ガスセンサの前記端子部材と接続し、前記出力信号を外部装置に送信する筒状のキャップ端子と、当該キャップ端子と前記セラミック包囲体の後端側を被覆し、絶縁性の弾性体からなる絶縁部とを有するガスセンサキャップと、
を備え、
前記ガスセンサとして、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスセンサを用いるガスセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本国際出願は、２０１２年８月１７日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１２−１８１１６９号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１２−１８１１６９号の全内容を本国際出願に援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、主としてセラミックからなるガス検出素子を有するガスセンサ及びガスセンサユニットに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、セラミック等からなるガス検出素子を有するガスセンサとして、様々なものが提案されている。これらのガスセンサとしては、内燃機関の排気管に取付けられて、排気中の酸素濃度を検知するものが挙げられる。【０００４】
例えば、下記特許文献１には、ガス検出素子の後端側をセラミック包囲体で覆うとともに、排気管の外部のセラミック包囲体を、金属製の筒体で被覆したガスセンサが開示されている。【０００５】
また、下記特許文献２には、金属製の筒体を分割して両者の間に間隙を設け、金属製の筒体の間隙部分から露出するセラミック包囲体を通じて放熱することによって、放熱性を改善したガスセンサが開示されている。【０００６】
更に、下記特許文献３には、セラミック包囲体の露出部分に釉薬層を形成することで、車両走行中にセラミック包囲体が被水しても、その熱衝撃によりセラミック包囲体に亀裂や破損が発生することを抑制するガスセンサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−５０９２８号公報
【特許文献２】特公平６−６０８８３号公報
【特許文献３】特開２００５−２０１８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したように、セラミック包囲体に釉薬層を設けた場合でも、下記の様な問題があり、一層の改善が求められていた。
具体的には、図９に例示するように、セラミック包囲体Ｐ１は、筒状の径小部Ｐ２の先端側にフランジ状の径大部Ｐ３が設けられた形状、即ち径小部Ｐ２と径大部Ｐ３との境界部分の外表面が凹んだ形状であるので（凹状部分Ｐ４があるので）、セラミック包囲体Ｐ１上に釉薬層Ｐ５を形成する場合に、例えば釉薬材料を噴霧やドラムを用いて塗布すると、表面張力によって凹状部分Ｐ４に釉薬材料が溜まり、結果として、凹状部分Ｐ４に厚みの大きな釉薬層Ｐ５が形成される。【０００９】
しかも、この釉薬層Ｐ５を備えたセラミック包囲体Ｐ１は、凹状部分Ｐ４及び径大部Ｐ３の外表面に配置された金属製のパッキンＰ６を介して主体金具Ｐ７に加締めによって固定される。【００１０】
従って、釉薬層Ｐ５の厚みが大きな部分に金属製のパッキンＰ６が当接することにより、この加締めによる押圧力が釉薬層Ｐ５に加わると、クラックや破損が発生することがあり、場合によっては、そのクラック等がセラミック包囲体にまで到ることがあった。【００１１】
特に、加締め時において、パッキンＰ６が内側（即ちセラミック包囲体Ｐ１側）に押されて移動した場合に、セラミック包囲体Ｐ１上に厚い釉薬層Ｐ５が存在すると、釉薬層Ｐ５が荷重に耐えきれずに割れることがあった。【００１２】
その結果、ガスセンサの出力に異常が生じたり、ガスセンサが故障する恐れがあった。
本発明の一側面においては、外表面に釉薬層を備えたセラミック包囲体を主体金具に固定した場合でも、釉薬層にクラックや破損が生じることを抑制できるガスセンサ及びガスセンサユニットを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）１つの局面における本発明は、ガス検出素子と、主体金具と、セラミック包囲体と、を備えるガスセンサである。
ガス検出素子は、軸線方向に向かって延び、先端側が被測定ガスに晒される。主体金具は、ガス検出素子の周囲を取り囲む。セラミック包囲体は、絶縁性セラミックからなる筒状であり、前記ガス検出素子の後端側の周囲を取り囲み、自身の後端側を主体金具の後端より突出させる形態で、金属製パッキンを介して当該主体金具に加締め固定される。【００１４】
前記セラミック包囲体は、包囲体露出部と包囲体被覆部とを備える包囲体胴部を有する。包囲体露出部は、前記主体金具の後端より後端側で外部に露出する。包囲体被覆部は、前記主体金具の後端よりも先端側で該主体金具に覆われる。【００１５】
前記包囲体胴部は、自身の外表面に釉薬層を備える。前記包囲体被覆部上における前記釉薬層は、前記包囲体露出部上における前記釉薬層よりも径方向内側に凹んだ凹部を有する。前記金属製パッキンは、少なくとも前記釉薬層のうち、前記凹部以外の部位で当接する。【００１６】
本局面の発明では、包囲体胴部は、自身の外表面に釉薬層を備えるとともに、包囲体被覆部上における釉薬層は、包囲体露出部上における釉薬層よりも径方向内側に凹んだ凹部を有している。【００１７】
つまり、本局面の発明では、釉薬層は包囲体被覆部上において径方向内側に凹んで薄くなっており、従来の様に、釉薬が溜まって釉薬層が厚くなっていないので、金属製パッキンが包囲体被覆部上の釉薬層に当たり難くなっている。【００１８】
すなわち、金属製パッキンが釉薬層に当接する場合には、釉薬層の凹部で当接するのではなく、凹部以外の部位（凹部の周囲等）で当接するように構成されている。
従って、釉薬層を備えたセラミック包囲体を、金属製パッキンを介して主体金具によって加締め固定する際に、加締めによる押圧力が（径方向外側より内側に向けて）加えられた場合でも、特に包囲体被覆部上の釉薬層の凹部には直接に力がかからない。【００１９】
また、本局面の発明では、包囲体被覆部上の釉薬層が前記包囲体露出部上における前記釉薬層よりも薄く（凹むように）形成されているため、加締め時に金属製パッキンが内側に押されて移動して、包囲体被覆部上の釉薬層のうち、凹部以外の部位にて接触したとしても、釉薬層にかかる荷重が少ないので、釉薬層が割れにくい。【００２０】
そのため、釉薬層にクラックや破損が生じにくく、よって、セラミック包囲体自身の損傷も抑制できる。その結果、ガスセンサの出力等に異常が生じたり、故障してしまう危険性を低減することができる。【００２１】
また、本局面の発明では、凹部を設けることにより、釉薬層全体を薄くする必要がないので、特に包囲体露出部上の釉薬層を厚くすることができる。これにより、包囲体露出部（詳しくはその表面の釉薬層）に被水した場合にでも、その熱衝撃によるセラミック包囲体の破損を効果的に抑制することができる。【００２２】
（２）他の局面における本発明は、前記凹部の表面形状は、１．０ｍｍ以下の曲率半径を有する。
本局面の発明は、凹部の好ましい形状を規定している。この範囲の曲率半径であれば、釉薬層のクラック等の発生を効果的に抑制することができる。【００２３】
（３）さらに別の局面における本発明は、前記凹部における前記釉薬層の厚みは、１〜１０μｍの範囲内である。
本局面の発明は、凹部における好ましい厚みを例示している。この範囲の釉薬厚みであれば、釉薬層などのクラック等の発生を効果的に抑制することができる。【００２４】
なお、この釉薬層の厚みとは、平均厚みではなく、最大・最小の厚みを含めて、その範囲内に収まることを意味している。
ここで、凹部における厚みは、セラミック包囲体を軸線方向に対して垂直に破断した断面における径方向の厚みを示している。【００２５】
（４）さらに別の局面における本発明は、前記包囲体露出部上における前記釉薬層の厚みは、１５〜１００μｍの範囲内である。
本局面の発明は、包囲体露出部の釉薬層における好ましい厚みを例示している。この範囲の釉薬厚みであれば、被水による熱衝撃を緩和して、セラミック包囲体のクラック等の発生を効果的に抑制することができる。【００２６】
なお、この釉薬層の厚みとは、平均厚みではなく、最大・最小の厚みを含めて、その範囲内に収まることを意味している。
（５）さらに別の局面における本発明は、ガスセンサと、ガスセンサキャップと、を備えるガスセンサユニットである。【００２７】
ガスセンサは、ガス検出素子と、主体金具と、セラミック包囲体と、端子部材と、を有する。ガス検出素子は、軸線方向に向かって延び、先端側が被測定ガスに晒される。主体金具は、前記ガス検出素子の周囲を取り囲む。セラミック包囲体は、絶縁性セラミックからなる筒状であり、前記ガス検出素子の後端側の周囲を取り囲み、自身の後端側を主体金具の後端より突出させる形態で、金属製パッキンを介して当該主体金具に加締め固定される。端子部材は、前記ガス検出素子の内周面に形成した内側電極と接続し前記ガス検出素子からの出力信号を外部に出力する。【００２８】
ガスセンサキャップは、キャップ端子と、絶縁部と、を有する。キャップ端子は、筒状であり、前記ガスセンサの前記端子部材と接続し、前記出力信号を外部装置に送信する。絶縁部は、キャップ端子と前記セラミック包囲体の後端側を被覆し、絶縁性の弾性体からなる。【００２９】
このガスセンサユニットは、ガスセンサとして、上述のいずれかのガスセンサを用いる。
本局面のガスセンサユニットは、上述したいずれかのガスセンサにガスセンサキャップを取り付けたものである。【００３０】
このガスセンサユニットは、排気管等に取り付けられて使用された場合に、ガスセンサとガスセンサキャップとの間にて、セラミック包囲体の包囲体露出部（詳しくはその表面の釉薬層）が外部に露出するので、放熱性が優れている。また、セラミック包囲体の表面には釉薬層が形成されているので、被水した場合でも高い耐熱衝撃性を有している。更に、ガスセンサとして、上述したいずれかのガスセンサを使用するので、釉薬層やセラミック包囲体が破損し難く、よって、高い耐久性を有している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態にかかるガスセンサを、軸方向に沿って破断した状態を示す断面図である。
【図２】ガスセンサに用いられる釉薬セラミック包囲体を、軸方向に沿って一部を破断した状態を示す部分断面図である。
【図３】図１のＢ部分を拡大して示す説明図である。
【図４Ａ−４Ｃ】図４Ａは、釉薬セラミック包囲体の製造方法のうち釉薬スラリーをセラミック包囲体の外表面に噴霧する状態を示す説明図であり、図４Ｂは、釉薬セラミック包囲体の製造方法のうちセラミック包囲体の外表面上に釉薬材料層が形成された状態を示す説明図であり、図４Ｃは、釉薬セラミック包囲体の製造方法のうち釉薬材料層をエアブローし余分な釉薬スラリーを除去する状態を示す説明図である。
【図５】実施形態にかかるガスセンサキャップを、軸方向に沿って破断した状態を示す断面図である。
【図６】実施形態にかかるガスセンサユニットを、使用に供したときの様子を示す説明図である。
【図７】セラミック包囲体上の釉薬層の厚みの測定位置などを示す説明図である。
【図８】セラミック包囲体上の釉薬層の厚みを、軸方向に沿って調べた測定結果を示すグラフである。
【図９】従来技術を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…ガスセンサ
３…ガス検出素子
９…セラミック包囲体
１０…釉薬セラミック包囲体
１５…主体金具
３９…径大部
４１…径小部
４７…釉薬層
５３…第２パッキン（金属製パッキン）
６５…キャップ端子
６７…包囲体角部
７３…凹部
９１…ガスセンサキャップ
１１１…ガスセンサユニット
９Ａ…包囲体露出部（被水部）
９Ｂ…包囲体被覆部
９ｂ…上包囲体被覆部
９Ｃ…包囲体胴部
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明のガスセンサの実施の形態について説明する。
［実施形態］
ａ）まず、本実施形態のガスセンサの全体構成について、図１に基づいて説明する。
【００３４】
なお、図１の下方をガスセンサの先端側とし、上方を後端側として説明する。
図１に示す様に、本実施形態のガスセンサ１は、ガス検出素子３、外側電極５、内側電極７、セラミック包囲体９、端子部材１１、ケーシング１３を有する。
【００３５】
このうち、前記ケーシング１３は、主体金具１５及びプロテクタ１７を有している。
主体金具１５はＳＵＳ４３０からなり、略円筒状に形成されている。主体金具１５の内部には、ガス検出素子３の鍔部１９を支持するための内周受け部２１が周設されている。主体金具１５の外側には、ガスセンサ１を排気管２３（図６参照）に取付けるためのネジ部２５が形成されており、このネジ部２５の後端側には、ネジ部２５を排気管２３に螺挿するための六角部２７が周設されている。
【００３６】
一方、プロテクタ１７は、金属製、略円筒状の筒体で、排気管２３内の排気をガスセンサ１の内部に導入するための通気孔２９を有している。
前記ガス検出素子３は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなり、主体金具１５内に貫挿された状態で固定されている。このガス検出素子３は、先端部３１が閉塞されて軸線Ａ方向に延びる略円筒形状を有している。また、ガス検出素子３の外周には、径方向外向きに突出した鍔部１９が設けられており、この鍔部１９の先端面と主体金具１５の内周受け部２１の表面との間に金属製の第１パッキン３３が配置されている。
【００３７】
なお、ガス検出素子３を構成する固体電解質としては、例えば、Ｙ2Ｏ3またはＣａＯを固溶かさせたＺｒＯ2が代表的なものであるが、それ以外のアルカリ土類金属または希土類金属の酸化物とＺｒＯ2との固溶体を使用しても良い。さらには、これにＨｆＯ2が含有させていても良い。
【００３８】
前記外側電極５は、ＰｔあるいはＰｔ合金を多孔質に形成したもので、ガス検出素子３の先端部３１の外側面３５を被覆するように設けられている。なお、この外側電極５は、鍔部１９の先端面まで設けられており、第１パッキン３３を介して主体金具１５に電気的に接続される。
【００３９】
一方、前記内側電極７も、ＰｔあるいはＰｔ合金を多孔質に形成したものであり、ガス検出素子３の内側面３７を被覆するように設けられている。
前記セラミック包囲体９は、絶縁性セラミック（具体的には、アルミナ）からなり、略円筒形状を有している。このセラミック包囲体９は、先端側に径方向外側に突出する筒状の径大部３９と、径大部３９よりも後端側に位置する筒状の径小部４１とを有し、径大部３９と径小部４１との間には、軸線Ａ方向後端側に向く後端向きテーパ面４３が形成されている。
【００４０】
また、径大部３９の後端向きテーパ面４３及び径小部４１の径方向の外表面４５には、後に詳述するように、釉薬層４７（図２参照）が形成されている。なお、外表面に釉薬層４７が形成されたセラミック包囲体９を、釉薬セラミック包囲体１０と称する。
【００４１】
このセラミック包囲体９の径大部３９は、ガス検出素子３の後端側周囲を取り囲む形態で、タルクから形成されたセラミック粉末４９と共に、ガス検出素子３と主体金具１５との間に介在している。
【００４２】
更に、後端向きテーパ面４３の後端側には加締めリングである金属製の第２パッキン（金属製パッキン）５３が配置され、主体金具１５の後端に位置する加締め部５５を内側に加締めることにより、第２パッキン５３がセラミック包囲体９の後端向きテーパ面４３（詳しくは釉薬層４７）に向かって押圧され、セラミック包囲体９が主体金具１５に加締め固定されている。
【００４３】
なお、第２パッキン５３は、例えばＳＵＳ４３０からなり、その半径（内周部分の半径）が５ｍｍの円環状の金属パッキンである。また、第２パッキン５３の断面（軸中心に沿った断面）は円形であり、その断面の半径は例えば０．４ｍｍである。
【００４４】
前記端子部材１１は、例えばインコネル７５０（英インコネル社、商標名）からなり、略筒形状で、出力側端子部５７、素子側端子部５９、及び両者を連結する連結部６１を有している。
【００４５】
このうち、出力側端子部５７は、軸線方向に直交する断面が略Ｃ字形状の筒状で、キャップ端子部材６３のキャップ端子６５（図５参照）を自身の内側に挿入して接続したときに、弾性的に拡径するように構成されている。
【００４６】
一方、素子側端子部５９は、軸線方向に直行する断面が略Ｃ字形状の筒形状を有している。この素子側端子部５９は、弾性的に縮径しつつガス検出素子３内に挿入されて、内側電極７と電気的に接続している。
【００４７】
ｂ）次に、本実施形態の要部である釉薬セラミック包囲体１０について、図２及び図３に基づいて詳細に説明する。
図２に一部を破断し拡大して示す様に、釉薬セラミック包囲体１０は、セラミック包囲体９と、その外表面の一部に形成された釉薬層４７とを備える。
【００４８】
詳しくは、セラミック包囲体９は、後端側の径小部４１と先端側の径大部３９とを備えるとともに、径小部４１と径大部３９との間を繋ぐ包囲体角部６７を備えている。
また、径大部３９の外周面６９と後端向きテーパ面４３との境界部分には、環状に切り欠かかれた環状凹部７１が形成されている。
【００４９】
更に、図３に図１のＢ部を拡大して示す様に、釉薬層４７は、セラミック包囲体９の外表面うち、径大部３９の後端向きテーパ面４３から包囲体角部６７を介して径小部４１の外表面４５の後端までにわたって形成されている。
【００５０】
また、図３に示すセラミック包囲体９において、主体金具１５の上端（後端）より上方（後方）で外部に露出する部分が包囲体露出部９Ａ（図６参照）に該当し、主体金具１５の上端より下方の部分（環状凹部７１と径大部３９との交点まで）が包囲体被覆部９Ｂに該当する。なお、包囲体露出部９Ａと包囲体被覆部９Ｂから包囲体胴部９Ｃが構成されている。また、ここでは、包囲体被覆部９Ｂのうち、その上端から包囲体角部６７の上端までを、上包囲体被覆部９ｂと称する。
【００５１】
この釉薬層４７は、例えば、ＳｉＯ2：７７．５ｗｔ％、Ａｌ2Ｏ3：１２．１ｗｔ％、ＭｇＯ：３．４ｗｔ％、Ｋ2Ｏ：５．４ｗｔ％、Ｎａ2Ｏ：１．４ｗｔ％、ＣａＯ：０．１ｗｔ％、Ｆｅ2Ｏ3：０．１ｗｔ％を含有する釉薬から形成されている。
【００５２】
特に、本実施形態では、釉薬層４７の厚みは均一ではなく、釉薬層４７は、包囲体被覆部９Ｂの外表面上において（特に包囲体角部６７の外表面上において）、径方向内側に滑らかに凹んでおり、これによって、包囲体被覆部９Ｂ上の釉薬層４７の厚みが、包囲体露出部９Ａ上の釉薬層４７の厚みよりも小さな凹部７３が形成されている。
【００５３】
つまり、径小部４１上における釉薬層４７の外表面（径小部４１の先端側から包囲体角部６７の先端部分まで）を軸線Ａに沿ってトレースした場合、釉薬層４７の凹部７３は、包囲体露出部９Ａ上の釉薬層４７より完全に内側に入り込んでいる形状となっている。
【００５４】
詳しくは、包囲体露出部９Ａ上の外表面４５上の釉薬層４７の厚みは１５〜１００μｍの範囲内の例えば２０μｍであるが、凹部７３における釉薬層４７の厚みはそれより薄く１〜１０μｍの範囲内である。
【００５５】
なお、釉薬層４７の厚みは、凹部７３より先端側（図３下方）にゆくほど徐々に薄くなっている。
更に、凹部７３の外表面の曲率半径は１．０ｍｍ以下の例えば０．６ｍｍである。
【００５６】
ここで、包囲体角部６７の範囲は、図３の様な軸線Ａに沿った断面にて見た場合、直線状の径小部４１の外表面４５と直線状の後端向きテーパ面４３との間を滑らかに繋ぐＲ形状部分を示しており、一方、凹部７３は、その包囲体角部６７の外表面上にて、包囲体露出部９Ａ上の釉薬層４７の厚みより薄く、径方向内側に湾曲する凹状部分を有している。
【００５７】
なお、同図に示すように、径大部３９の後端向きテーパ面４３上の釉薬層４７上に、第２パッキン５３が配置され、第２パッキン５３は、主体金具１５の加締め部５５によって内側に加締められている。
【００５８】
このとき、第２パッキン５３は、凹部７３と離間して配置されている。つまり、第２パッキン５３は、凹部７３と当接していないので、主体金具１５の加締め部５５によって内側に加締められて押圧力が加えられた場合でも、包囲体被覆部９Ｂ上の凹部７３に対して直接には押圧力が加わっていない。
【００５９】
ｃ）次に、本実施形態のガスセンサ１の製造方法を説明する。
（セラミック包囲体９の作製方法）
セラミック包囲体９を製造する場合には、まず、アルミナ等の絶縁性セラミック粉末を、所定の比率で配合し、これを公知のプレス成形や押出し成形により成形することにより、セラミック包囲体９の原形となる成形体を作る。なお、場合によっては切削工程にて成形体を切削してもよい。
【００６０】
その後、この成形体を所定温度にて焼成することにより、セラミック包囲体９を作製する。
（釉薬層４７の形成方法）
次に、釉薬層４７の形成方法について、図４Ａ−４Ｃに基づいて説明する。
【００６１】
まず、上述した成分の釉薬材料を水又は溶媒中に溶かし込んで、釉薬スラリーを作製する。
次に、図４Ａに示す様に、その釉薬スラリーを、噴霧ノズル８１からセラミック包囲体９の外表面に噴霧する。これによって、図４Ｂに示す様に、セラミック包囲体９の外表面、詳しくは、径小部４１の外表面４５及び後端向きテーパ面４３上に釉薬材料層８３を形成する。この際、表面張力によって、釉薬材料層８３は包囲体角部６７上で厚みが大きくなる。
【００６２】
次に、図４Ｃに示す様に、釉薬材料層８３をエアブローし、包囲体角部６７などの上から余分な釉薬スラリーを除去する。詳しくは、エアノズル８５によって、後端向きテーパ面４３の表面に沿って空気を噴射し、後端向きテーパ面４３上の釉薬スラリーの表面部分を除去するとともに、包囲体角部６７上から余分な釉薬スラリーを除去する。
【００６３】
これによって、径小部４１上の釉薬材料層８３の厚みよりも、後端向きテーパ面４３上の釉薬材料層８３及び包囲体角部６７上の釉薬材料層８３の厚みを薄くする。その結果、包囲体角部６７の外表面では、釉薬材料層８３が凹んだ形状（凹部７３の形状）となる。
【００６４】
次に、釉薬材料層８３を乾燥させた後に、所定温度で焼成し、本実施形態の形状を有する釉薬層４７を形成する。これにより、釉薬セラミック包囲体１０が作製される。
なお、前記噴霧による塗布方法以外に、釉薬スラリーが入った水槽にセラミック包囲体９を漬ける方法や、釉薬スラリーが表面に塗布された回転体にセラミック包囲体９を接触させつつ、セラミック包囲体９と回転体を回転させる方法等がある。
【００６５】
更に、他の釉薬層の形成方法としては、下記の様な方法が挙げられる。
・釉薬スラリーによって釉薬材料層８３を形成した後に、吸水性を有するスポンジ等の物質を利用して、包囲体角部６７上から余分な釉薬スラリーを吸い取る方法。
【００６６】
・釉薬スラリーによって釉薬材料層８３を形成した後に、刷毛等により、機械的に包囲体角部６７上から余分な釉薬スラリーを除去する方法。
・釉薬スラリーによって釉薬材料層８３を形成するのではなく、シート状（フィルム状）の釉薬材料を用いて、セラミック包囲体９上に釉薬材料層８３を形成する方法。その際には、包囲体角部６７上の釉薬材料層８３の厚みを薄くする。
（ガスセンサ１全体の製造方法）
次に、ガスセンサ１全体の製造方法について説明する。
【００６７】
図１に示すように、主体金具１５とプロテクタ１７とを一体にしたケーシング１３を用意する。
次に、外側電極５及び内側電極７が設けられたガス検出素子３を第１パッキン３３と共にケーシング１３の内部に挿入する。
【００６８】
次に、ガス検出素子３の鍔部１９の後端側において、主体金具１５とガス検出素子３との間隙部分に、セラミック粉末４９を所定量充填する。
次に、（上述したプロセスを経て作製した）釉薬セラミック包囲体１０を、ガス検出素子３と主体金具１５との間に介在するように挿入し、先端面をセラミック粉末４９に当接させる。
【００６９】
次に、主体金具１５の後端側を加締め、加締め部５５を形成することで、主体金具１５の加締め部５５と釉薬セラミック包囲体１０との間に第２パッキン５３を介在させて、上記構成部品を一体に固定する。
【００７０】
最後に、端子部材１１を釉薬セラミック包囲体１０及びガス検出素子３の内側に挿入する。具体的には、素子側端子部５９を弾性的に縮径しつつガス検出素子３内に挿入して、内側電極７と電気的に接続させる。これと共に、出力側端子部５７を釉薬セラミック包囲体１０の内側に配置し当接させる。
【００７１】
このようにして、ガスセンサ１が完成する。
ｄ）次に、ガスセンサ１の後端側に嵌めるガスセンサキャップについて、図５に基づいて説明する。
【００７２】
図５に示す様に、ガスセンサキャップ９１は、キャップ端子部材６３、キャップ端子部材６３を被覆する絶縁部９３、及びリード線９５を有している。
キャップ端子部材６３は、例えばＳＵＳ３１０Ｓからなり、略円筒形状のキャップ端子６５と、リード線９５を加締めて接続させる加締め部９９とを有している。このうち、キャップ端子６５は、ガスセンサ１の出力側端子部５７内に挿入されて接続したときに、自身は変形することなく、出力側端子部５７を拡径させる剛性を有している。
【００７３】
リード線９５は、その一端がキャップ端子部材６３の加締め部９９に加締められてキャップ端子６５と電気的に接続している。このため、リード線９５を通じて、ガスセンサ１のガス検出素子３からの出力信号を、外部装置に送信することが可能となる。
【００７４】
絶縁部９３は、フッ素系のゴムを用いて中空状に成形してなり、絶縁部９３には、密着部９７を有している。
このガスセンサキャップ９１は、絶縁部９３内に、キャップ端子部材６３が密着部９７と同軸に配置され、キャップ端子部材６３に接続されたリード線９５が挿入口１０１から外部に延出する形態で構成されている。
【００７５】
ｅ）次に、ガスセンサ１及びガスセンサキャップ９１を備えたガスセンサユニットについて、図６に基づいて説明する。
図６に示す様に、ガスセンサユニット１１１は、ガスセンサ１の後端側にガスセンサキャップ９１を外嵌させたものであり、内燃機関の排気中の酸素濃度を検知するために、排気管２３に取り付けられて使用される。
【００７６】
具体的には、ガスセンサ１は、プロテクタ１７を含む先端側が排気管２３内に位置し、主体金具１５のネジ部２５より後端側の部分が外部に露出する形態で排気管２３に螺着される。なお、このとき、主体金具１５と電気的に接続している外側電極５が、主体金具１５を通じてボディアースされる。
【００７７】
次に、ガスセンサキャップ９１のキャップ端子６５をガスセンサ１の出力側端子部５７の内側に挿入するようにして、ガスセンサキャップ９１をガスセンサ１に取付ける。
このとき、ガスセンサキャップ９１の下端と主体金具１５との間には隙間（Ｓ）がありこの隙間部分にて、釉薬セラミック包囲体１０の外周面（詳しくは釉薬層４７の外周面）が、外部に露出する。なお、この露出部分が、包囲体露出部（被水部）９Ａである。
【００７８】
ｆ）次に、本実施形態の効果を説明する。
・本実施形態のガスセンサ１では、セラミック包囲体９は、径小部４１の径方向の外表面４５から包囲体角部６７の外表面を介して径大部３９の後端向きテーパ面４３にわたって釉薬層４７が形成されており、包囲体被覆部９Ｂ上における釉薬層４７は、包囲体露出部９Ａ上における厚みより小さくなるように、径方向内側に凹んだ凹部７３を有している。
【００７９】
換言すると、包囲体露出部９Ａ上における釉薬層４７の外表面を軸線方向に沿って視認した場合、釉薬層４７の凹部（例えば包囲体角部６７上の凹部）７３は、径方向内側に凹んでいるため、視認することができない。
【００８０】
つまり、本実施形態では、釉薬層４７は包囲体角部６７上などにおいて内側に凹んで凹部７３を成しており、従来の様に、包囲体角部６７に釉薬が溜まって釉薬層４７が厚くなっていないので、第２パッキン５３が包囲体角部６７上などの凹部７３に当たり難くなっている。
【００８１】
従って、釉薬セラミック包囲体１０を、第２パッキン５３を介して主体金具１５によって加締め固定する際に、加締めによる押圧力が径方向外側から加えられた場合でも、特に包囲体角部６７上の凹部７３に対して直接には力がかからない。
【００８２】
また、本実施形態では、包囲体被覆部９Ｂ上の釉薬層４７が薄く（凹むように）形成されているため、加締め時に第２パッキン５３が内側（軸中心側）に押されて移動した場合に、凹部７３以外の部位で接触したとしても、釉薬層４７にかかる荷重が少ないので、釉薬層４７が割れにくい。
【００８３】
そのため、釉薬層４７にクラックや破損が生じにくく、よって、セラミック包囲体９自身の損傷も抑制できる。その結果、ガスセンサ１の出力等に異常が生じたり、故障してしまう危険性を低減することができる。
【００８４】
・また、本実施形態では、凹部７３を設けることにより、釉薬層４７全体を薄くする必要がない。よって、包囲体露出部９Ａにおける釉薬層４７を厚くすることにより、包囲体露出部９Ａが被水した場合にでも、その熱衝撃によるセラミック包囲体９の破損を効果的に抑制することができる。
【００８５】
・本実施形態では、凹部７３の表面形状は、１．０ｍｍ以下の曲率半径を有する。この範囲の曲率半径であれば、釉薬層４７のクラック等の発生を効果的に防止することができる。
【００８６】
・本実施形態では、釉薬層４７の凹部７３における厚みは、１〜１０μｍの範囲内である。この範囲の釉薬厚みであれば、釉薬層４７のクラック等の発生を効果的に抑制することができる。
【００８７】
・本実施形態では、包囲体露出部９Ａ上の釉薬層４７の厚みは、どの部分でも、１５〜１００μｍの範囲内である。この範囲の釉薬厚みであれば、被水による熱衝撃を緩和して、セラミック包囲体９のクラック等の発生を効果的に抑制することができる。
【００８８】
・本実施形態のガスセンサユニットは、ガスセンサユニット１１１は、上述したガスセンサ１にガスセンサキャップ９１を取り付けたものである。
このガスセンサユニット１１１は、排気管２３等に取り付けられて使用された場合に、ガスセンサ１とガスセンサキャップ９１との間にて、セラミック包囲体９の包囲体露出部９Ａが外部に露出するので、放熱性が優れている。また、セラミック包囲体９の表面には釉薬層４７が形成されているので、被水した場合でも高い耐熱衝撃性を有している。更に、ガスセンサ１として、上述した構造のガスセンサ１を使用するので、釉薬層４７やセラミック包囲体９が破損し難く、よって、高い耐久性を有している。
【００８９】
［特許請求の範囲との対応関係］
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
第２パッキン５３が金属製パッキンの一例に相当する。
【実施例１】
【００９０】
本発明の効果を確認するために、以下の測定及び実験を行った。
（寸法測定）
前記実施形態のガスセンサ１の釉薬セラミック包囲体１０、即ちエアブロー工法を利用して釉薬層４７の形状を調整した釉薬セラミック包囲体１０について、各部の寸法を測定した。【００９１】
具体的には、釉薬セラミック包囲体１０の先端（鍔下端）から後端にかけての各位置（図７に示す包囲体角部６７、上包囲体被覆部９ｂ、包囲体露出部９Ａの範囲）において、釉薬層４７の厚み（釉薬厚み）を調べた。なお、釉薬厚みは、軸方向に垂直な方向における寸法である。その結果を図８の発明例に示す。【００９２】
また、比較例として、釉薬層の形成方法のみ従来工法（エアブローを実施しない方法）とし、他は前記実施形態と同様にして釉薬セラミック包囲体を作製し、同様に釉薬厚みを測定した。その結果を図８の従来例に示す。【００９３】
前記図８から明らかな様に、本実施形態のガスセンサにおいては、包囲体露出部９Ａ上の釉薬層４７の厚みよりも、上包囲体被覆部９ｂ上の釉薬層４７の厚みが小さくなっていること（即ち凹部７３が形成されていること）が分かる。よって、上述した様に、釉薬層４７におけるクラックの発生を抑制できることが分かる。【００９４】
なお、比較例では、包囲体露出部上の釉薬層の厚みよりも、上包囲体被覆部上の釉薬層の厚みが大きくなっていることが分かる。
（実験例）
本実験例では、実験に用いる試料として、前記実施形態と同様な構造のガスセンサ１を作製するとともに、釉薬層４７を形成する際のエアブローを調節することにより、釉薬層４７の凹部７３の形状、即ち凹部７３の半径（Ｒ）を変更した。なお、凹部７３以外は、第２パッキン５３など前記実施形態と同様である。【００９５】
具体的には、下記表１に示す様に、本発明例として、試料No.１〜７のガスセンサ（凹部７３の半径Ｒが０．４〜１．０ｍｍ）を作製した。また、比較例として、試料No.８〜１２のガスセンサ（凹部の半径Ｒが１．１〜１．５ｍｍ）を作製した。【００９６】
実験では、主体金具１５の加締めを行い、この加締めによって、セラミック包囲体にクラックが発生したか否かを調べた。
その結果を下記表１に記す。表１の○はスリーブ割れが無いことを示し、×はスリーブ割れがあることを示している。なお、スリーブ割れとは、釉薬セラミック包囲体１０における割れのことである。【００９７】
【表１】
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【００９８】
この表１から明らかな様に、本発明例では、凹部７３の半径Ｒ（Ｒ寸法）が０．４〜１．０ｍｍの範囲であるので、スリーブ割れが発生しなかった。それに対して、比較例では、凹部のＲ寸法は１．１〜１．５ｍｍであるので、スリーブ割れが発生した。【００９９】
尚、本発明は、以上詳述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ−４Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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