(57)【要約】【課題】第１絶縁碍子及び第２絶縁碍子の破損の発生を防ぐことができるガスセンサを提供すること。【解決手段】被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子２と、該センサ素子２を挿嵌保持する第１絶縁碍子１１と、該第１絶縁碍子１１の基端面１１０に先端面１２０を対向させて配置されると共にセンサ素子２の基端部２２を覆う第２絶縁碍子１２と、第１絶縁碍子１１を嵌入保持するハウジング１０とを有するガスセンサ１。第１絶縁碍子１１の基端面１１０と第２絶縁碍子１２の先端面１２０とは、両者の間に介設した金属板３１に当接している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を挿嵌保持する第１絶縁碍子と、該第１絶縁碍子の基端面に先端面を対向させて配置されると共に上記センサ素子の基端部を覆う第２絶縁碍子と、上記第１絶縁碍子を嵌入保持するハウジングとを有し、
上記第１絶縁碍子の上記基端面と上記第２絶縁碍子の上記先端面とは、両者の間に介設した金属板に当接していることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
請求項１において、上記金属板の線膨張係数αと、上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子の線膨張係数βとは、α−β≦４．１×１０-6／℃の関係を有す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において、上記金属板は、鉄鋼材、フェライト系ステンレス、マルテンサイト系ステンレス、チタン、又はチタン合金からなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を挿嵌保持する第１絶縁碍子と、該第１絶縁碍子の基端面に先端面を対向させて配置されると共に上記センサ素子の基端部を覆う第２絶縁碍子と、上記第１絶縁碍子を嵌入保持するハウジングとを有し、
上記第１絶縁碍子の上記基端面と上記第２絶縁碍子の上記先端面とは、両者の間に介設した絶縁性粉体からなる粉体層に当接していることを特徴とするガスセンサ。
【請求項５】
請求項４において、上記粉体層は、上記第１絶縁碍子の上記基端面及び上記第２絶縁碍子の上記先端面の少なくとも一方に、上記絶縁性粉体と水との混合物を塗布し、その後乾燥することにより形成してなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項６】
請求項４において、上記粉体層は、上記絶縁性粉体からなるシート状体を作製した後、該シート状体を上記第１絶縁碍子の上記基端面と上記第２絶縁碍子の上記先端面との間に介設することにより形成してなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項７】
被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を挿嵌保持する第１絶縁碍子と、該第１絶縁碍子の基端面に先端面を対向させて配置されると共に上記センサ素子の基端部を覆う第２絶縁碍子と、上記第１絶縁碍子を嵌入保持するハウジングとを有し、
上記第１絶縁碍子の上記基端面と上記第２絶縁碍子の上記先端面とは、上記基端面及び上記先端面の少なくとも一方に融着させたガラス層に当接していることを特徴とするガスセンサ。
【請求項８】
請求項７において、上記ガラス層の線膨張係数γと、上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子の線膨張係数βとは、０．２×１０-6／℃≦β−γ≦３×１０-6／℃の関係を有することを特徴とするガスセンサ。
【請求項９】
請求項７又は８において、上記ガラス層は、元素周期律表におけるＩ族の元素を含有しないガラス材からなることを特徴とするガスセンサ。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼制御に利用されるガスセンサ９として、図１１に示すごとく、ハウジング９０と、これに挿通配置されると共に内部にセンサ素子８を挿入配置可能に構成した第１絶縁碍子９１と、該第１絶縁碍子９１の基端面９１０に当接して配置された第２絶縁碍子９２とよりなるものが知られている。
【０００３】
上記第１絶縁碍子９１及び上記第２絶縁碍子９２は通常、絶縁性セラミック材料より構成されている。セラミック部材の成形密度のバラツキ、焼成時の受熱量のバラツキ等により、セラミックには焼成の際に収縮率のバラツキが生じてしまう。そのため、微視的に見ると、上記第１絶縁碍子９１の基端面９１０と第２絶縁碍子９２の先端面９２０とに波状のうねりが発生してしまう。
【０００４】
このうねりにより、上記第１絶縁碍子９１と上記第２絶縁碍子９２との当接部９３と、上記第１絶縁碍子９１の受け面である環状パッキン９４とが、上記ガスセンサ９の軸方向に対する同一軸線上に位置しなくなる場合がある。その結果、上記第１絶縁碍子９１に曲げ応力（引張応力）が発生し、これが原因となって上記第１絶縁碍子９１が破損してしまうおそれがある。
【０００５】
そのため、上記当接部９３が、ハウジング９０の碍子受け面９００に配設された環状パッキン９４の外形を上記ガスセンサ９の軸方向に、第１絶縁碍子９１の基端面９１０へ投影した投影範囲Ｔ内に位置しているガスセンサ９が提案されている（特許文献１参照）。該ガスセンサ９によれば、環状パッキン９４に対する上記当接部９３の水平方向（上記ガスセンサ９の軸方向に直交する方向）のズレを防止することができるため、上記第１絶縁碍子９１に加わる曲げ応力を極小とすることができる。それ故、上記第１絶縁碍子９１の破損が生じにくいガスセンサ９を得ることができる。
【０００６】
しかしながら、上記基端面９１０と上記先端面１２０との接触は、当接部９３を微視的に見ると、うねりの山同士における曲面と曲面との接触であり、この微小な当接部９３にて荷重を受けることとなる。これにより、特に、上記第１絶縁碍子９１及び上記第２絶縁碍子９２の上記ガスセンサ９への組付け荷重により、上記第１絶縁碍子９１又は上記第２絶縁碍子９２が破損してしまうおそれがある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３４３３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、第１絶縁碍子及び第２絶縁碍子の破損の発生を防ぐことができるガスセンサ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】
【０００９】
第１の発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を挿嵌保持する第１絶縁碍子と、該第１絶縁碍子の基端面に先端面を対向させて配置されると共に上記センサ素子の基端部を覆う第２絶縁碍子と、上記第１絶縁碍子を嵌入保持するハウジングとを有し、
上記第１絶縁碍子の上記基端面と上記第２絶縁碍子の上記先端面とは、両者の間に介設した金属板に当接していることを特徴とするガスセンサにある（請求項１）。
【００１０】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記第１絶縁碍子の上記基端面と上記第２絶縁碍子の上記先端面とは、両者の間に介設した上記金属板に当接しているため、上記基端面と上記金属板、及び上記先端面と上記金属板との当接とすることができる。即ち、大きな応力が作用したときに塑性変形をする上記金属板と上記第１絶縁碍子又は上記第２絶縁碍子との当接となる。
【００１１】
そのため、上記第１絶縁碍子と上記金属板と上記第２絶縁碍子との間に荷重がかかったとき、上記基端面と上記先端面とにうねりが生じていても、そのうねりに上記金属板がなじむように変形する。これにより、上記基端面と上記金属板、上記金属板と上記先端面との間の接触面積が増大し、接触部にかかる応力を分散させることができる。その結果、上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子の破損の発生を防ぐことができる。
【００１２】
以上のごとく、本発明によれば、第１絶縁碍子及び第２絶縁碍子の破損の発生を防ぐことができるガスセンサを提供することができる。
【００１３】
第２の発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を挿嵌保持する第１絶縁碍子と、該第１絶縁碍子の基端面に先端面を対向させて配置されると共に上記センサ素子の基端部を覆う第２絶縁碍子と、上記第１絶縁碍子を嵌入保持するハウジングとを有し、
上記第１絶縁碍子の上記基端面と上記第２絶縁碍子の上記先端面とは、両者の間に介設した絶縁性粉体からなる粉体層に当接していることを特徴とするガスセンサにある（請求項４）。
【００１４】
上記第１絶縁碍子の上記基端面と上記第２絶縁碍子の上記先端面とは、両者の間に介設した絶縁性粉体からなる粉体層に当接している。これにより、上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子を上記ガスセンサに組付ける際の組付け荷重により、上記粉体層の絶縁性粉体を上記基端面と上記先端面との当接部の隙間に入り込ませることができる。したがって、上記第１絶縁碍子の基端面又は上記第２絶縁碍子の先端面にうねりが生じていても、このうねりの谷部分を上記粉体層によって均等に埋めることができる。
【００１５】
それ故、うねりの山同士の当接により上記第１絶縁碍子の基端面と上記第２絶縁碍子の先端面との接触面積が極小となるという不具合を回避することができる。そのため、上記ガスセンサに上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子を組付ける際の組付け荷重が作用しても、上記第１絶縁碍子と上記第２絶縁碍子との間に、局所的に過大な応力が集中することを回避することができる。これにより、上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子の破損の発生を防ぐことができる。
【００１６】
以上のごとく、本発明によれば、第１絶縁碍子及び第２絶縁碍子の破損の発生を防ぐことができるガスセンサを提供することができる。
【００１７】
第３の発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を挿嵌保持する第１絶縁碍子と、該第１絶縁碍子の基端面に先端面を対向させて配置されると共に上記センサ素子の基端部を覆う第２絶縁碍子と、上記第１絶縁碍子を嵌入保持するハウジングとを有し、
上記第１絶縁碍子の上記基端面と上記第２絶縁碍子の上記先端面とは、上記基端面及び上記先端面の少なくとも一方に融着させたガラス層に当接していることを特徴とするガスセンサにある（請求項７）。
【００１８】
上記第１絶縁碍子の上記基端面と上記第２絶縁碍子の上記先端面とは、上記基端面及び上記先端面の少なくとも一方に融着させた上記ガラス層に当接している。そのため、上記基端面及び上記先端面にうねりが形成されていても、上記ガラス層を融着させてうねりを覆うことにより上記ガラス層を融着させた上記基端面又は上記先端面の少なくとも一方を平面状にすることができる。これにより、上記基端面及び上記先端面における、うねりの山同士における曲面と曲面との当接を回避して、曲面と平面との当接、あるいは平面同士の当接とすることができる。
【００１９】
それ故、上記ガスセンサに上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子を組付ける際の組付け荷重が作用しても、上記第１絶縁碍子と上記第２絶縁碍子との間に、局所的に過大な応力が集中することを回避することができるため、上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子の破損の発生を防ぐことができる。
【００２０】
以上のごとく、本発明によれば、第１絶縁碍子及び第２絶縁碍子の破損の発生を防ぐことができるガスセンサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
上記第１の発明（請求項１）、上記第２の発明（請求項４）、及び上記第３の発明（請求項７）において、上記ガスセンサは、内燃機関の排気系に設置して内燃機関の燃焼制御に利用される酸素センサ、空燃比センサ、及びＮＯｘセンサ等の多くのセンサに対し適用することができる。
【００２２】
本明細書においては、上記ガスセンサにおいて、排気管等に挿入する側を先端側とし、その反対側を基端側として説明する。
上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子には、例えば、絶縁性セラミック材料として、アルミナ等を用いることができる。
上記金属板は、上記基端面及び上記先端面に沿った環状の形状であることが好ましい。
また、上記金属板の厚みは、０．０５ｍｍ以上であれば本発明の効果を充分に得ることができるが、生産効率等を考慮すると、０．１〜２ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００２３】
また、上記絶縁性粉体として、アルミナ粉等を用いることができる。上記絶縁性粉体の平均粒径は、例えば、２〜１００μｍ等のものを用いることができる。
また、上記粉体層は、例えば、０．１〜１ｍｍ程度の厚みとすることができる。
【００２４】
また、上記ガラス層としては、例えば、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ほう珪酸ガラスといったものや、珪酸ガラスをベースに、アルカリ土類金属等の金属酸化物を添加して形成することができる。
また、上記ガラス層は、例えば、０．０３〜０．３ｍｍ程度の厚みとすることができる。
【００２５】
上記金属板の線膨張係数αと、上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子の線膨張係数βとは、α−β≦４．１×１０-6／℃の関係を有することが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記線膨張係数αと上記線膨張係数βとの差に起因する熱応力や熱衝撃等の過大な応力が上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子に作用することを充分に回避することができる。そのため、上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子の破損の発生をより確実に防ぐことができる。
一方、α−β＞４．１×１０-6／℃の場合、熱応力や熱衝撃等の過大な応力が上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子に作用するおそれがある。
【００２６】
上記金属板は、鉄鋼材、フェライト系ステンレス、マルテンサイト系ステンレス、チタン、又はチタン合金からなることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記金属板の線膨張係数と上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子の線膨張係数との差を充分小さいものとすることができるため、上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子の破損の発生を充分に防ぐことができる。
【００２７】
上記粉体層は、上記第１絶縁碍子の上記基端面及び上記第２絶縁碍子の上記先端面の少なくとも一方に、上記絶縁性粉体と水との混合物を塗布し、その後乾燥することにより形成してなることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上述した絶縁性粉体からなる粉体層を容易、かつ確実に形成することができる。
また、上記基端面と上記先端面との両方に上記粉体層を形成した場合、上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子の破損の発生をより確実に防ぐことができる。
【００２８】
上記粉体層は、上記絶縁性粉体からなるシート状体を作製した後、該シート状体を上記第１絶縁碍子の上記基端面と上記第２絶縁碍子の上記先端面との間に介設することにより形成してなることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上述した絶縁性粉体からなる粉体層を容易、かつ確実に形成することができる。
また、上記シート状体は、例えば、ドクターブレード法にて作製することができる。そして、作製された上記シート状体を所望の形状に打ち抜くことで上記粉体層を形成することができる。
【００２９】
上記ガラス層の線膨張係数γと、上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子の線膨張係数βとは、０．２×１０-6≦β−γ≦３×１０-6／℃の関係を有することが好ましい（請求項８）。
この場合には、上記ガラス層に充分な圧縮応力が付与されるため、上記第１絶縁碍子の基端面又は上記第２絶縁碍子の先端面にも圧縮応力を充分に付与することができる。これにより、上記第１絶縁碍子および上記第２絶縁碍子に作用する径方向外側方向への引張力を抑制することができる。そのため、上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子の破損の発生をより確実に防ぐことができる。
【００３０】
一方、β−γ＜０．２×１０-6／℃である場合、上記ガラス層形成によって、上記第１絶縁碍子の基端面又は上記第２絶縁碍子の先端面に圧縮応力を充分に付与することが困難となるおそれがある。そのため、上記第１絶縁碍子及び上記第２絶縁碍子に作用する径方向外側方向への引張力を充分に抑制することが困難となるおそれがある。
また、β−γ＞３×１０-6／℃である場合、収縮量の違いにより、上記ガラス層の溶融、冷却固化に伴い、上記ガラス層に亀裂が発生したり、上記ガラス層を形成した上記第１絶縁碍子又は上記第２絶縁碍子と上記ガラス層との間に剥離が発生したりするおそれがある。
【００３１】
上記ガラス層は、元素周期律表におけるＩ族の元素を含有しないガラス材からなることが好ましい（請求項９）。
この場合には、上記ガスセンサの性能を確保することができる。即ち、仮に、上記ガラス層に上記Ｉ族の元素を含有させた場合、上記ガラス層が高温多湿雰囲気に長時間さらされて、上記Ｉ族の元素が溶出するおそれがある。そのため、この溶出した上記Ｉ族の元素が上記センサ素子の電極及びヒータ電極間に付着することにより、上記センサ素子の絶縁抵抗が低下し、センサ性能が低下するおそれがある。そこで、請求項９の発明によれば、かかる不具合を防いで上記ガスセンサの性能を確保することができる。
【実施例】
【００３２】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる内燃機関の燃焼制御等に利用するガスセンサ１につき、図１〜図５を用いて説明する。
本例のガスセンサ１は、自動車エンジンの排気系に設置され、エンジンの燃焼制御に利用される酸素センサである。
【００３３】
また、ガスセンサ１は、図１、図２に示すごとく、被測定中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子２と、該センサ素子２を挿嵌保持する第１絶縁碍子１１と、該第１絶縁碍子１１の基端面１１０に先端面１２０を対向させて配置されると共にセンサ素子２の基端部２２を覆う第２絶縁碍子１２と、第１絶縁碍子１１を嵌入保持するハウジング１０とを有する。
【００３４】
そして、図１〜図３に示すごとく、第１絶縁碍子１１の基端面１１０と第２絶縁碍子１２の先端面１２０とは、両者の間に介設した金属板３１に当接している。
また、金属板３１の線膨張係数αと、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の線膨張係数βとは、α−β≦４．１×１０-6／℃の関係を有する。
また、金属板３１は、フェライト系ステンレスからなる。
尚、図３は説明の便宜上、基端面１１０及び先端面１２０のうねりを大きく描いている。
【００３５】
図４、図５に示すごとく、第１絶縁碍子１１の基端面１１０には先端側へ後退した凹部１１１が形成され、第２絶縁碍子１２の先端面１２０には上記凹部１１１に嵌合可能な凸部１２１が形成されている。
そして、第１絶縁碍子１１と第２絶縁碍子１２とは、上記凹部１１１と上記凸部１２１とを嵌合させた状態で基端面１１０と先端面１２０とを当接させている。ここで、基端面１１０と先端面１２０とは凹部１１１又は凸部１２１が形成されていない部分（図４における斜線部分）において互いに当接している。したがって、金属板３１は凹部１１１又は凸部１２１の形成部分以外の基端面１１０及び先端面１２０に当接している。
【００３６】
本例のガスセンサ１は、図１に示すごとく、ハウジング１０の基端側に設けた大気側カバー１４と、ハウジング１０の先端側に設けた二重の被測定ガス側カバー１３とを有する。
そして、センサ素子２の基端部２２側は大気側カバー１４内の第２絶縁碍子１２内に、先端部２１側は被測定ガス側カバー１３内に位置する。
【００３７】
ハウジング１０の内部には、筒状の第１絶縁碍子１１が配設され、この内部にセンサ素子２の中央部が挿通固定されている。該中央部と第１絶縁碍子１１との間はガラス封着材５により封止されている。
また、大気側カバー１４の基端部は、ゴムブッシュ１６によって塞がれている。ゴムブッシュ１６には４つの端子収納穴１６０が設けてあり、各端子収納穴１６０には４本のリード線１５が挿通配置されている。
【００３８】
また、第２絶縁碍子１２は、第１絶縁碍子１１の基端面１１０と大気側カバー１４の肩部１４０との間に配設される。なお、第２絶縁碍子１２と肩部１４０との間には、両者間を広げる方向に付勢された皿バネ６が配設されており、該皿バネ６の付勢力により第２絶縁碍子１２が第１絶縁碍子１１に押圧されている。
また、図１に示すごとく、第１絶縁碍子１１はハウジング１０の内側面に突出形成された碍子受け面１００に対し環状パッキン４を介して配置されている。
【００３９】
また、センサ素子２の先端部２１は排気ガス中に露出しており、該先端部２１において排気ガス成分による電気化学的反応が生じる。先端部２１には、電極が設けられており、該電極により、上記電気化学的反応により発生した電気信号を探知して、リード線１５から上記電気信号を外部に取り出すことにより、ガス濃度を検知している。
また、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２は絶縁性セラミック材料により形成されている。
また、金属板３１は０．１〜２ｍｍの厚みとすることができる。
【００４０】
次に、本例の作用効果につき説明する。
第１絶縁碍子１１の基端面１１０と第２絶縁碍子１２の先端面１２０とは、図１〜図３に示すごとく、両者の間に介設した金属板３１に当接しているため、基端面１１０と金属板３１、及び先端面１２０と金属板３１との当接とすることができる。即ち、大きな応力が作用したときに塑性変形する金属板３１と第１絶縁碍子１１又は第２絶縁碍子１２との当接となる。
【００４１】
そのため、第１絶縁碍子１１と金属板３１と第２絶縁碍子１２との間に荷重がかかったとき、基端面１１０と先端面１２０とにうねりが生じていても、図３に示すごとく、そのうねりに金属板３１がなじむように変形する。これにより、基端面１１０と金属板３１、金属板３１と先端面１２０との間の接触面積が増大し、接触部にかかる応力を分散させることができる。その結果、第１絶縁碍子１１および第２絶縁碍子１２の破損の発生を防ぐことができる。
【００４２】
また、金属板３１の線膨張係数αと、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の線膨張係数βとは、α−β≦４．１×１０-6／℃の関係を有する。そのため、線膨張係数αと線膨張係数βとの差に起因する熱応力や熱衝撃等の過大な応力が第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２に作用することを充分に回避することができる。
【００４３】
また、金属板３１は、フェライト系ステンレスからなる。これにより、金属板３１の線膨張係数αと第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の線膨張係数βとの差を充分小さいものとすることができるため、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の破損の発生を充分に防ぐことができる。
【００４４】
以上のごとく、本例によれば、第１絶縁碍子及び第２絶縁碍子の破損の発生を防ぐことができるガスセンサを提供することができる。
【００４５】
（実施例２）
本例は、図６、図７に示すごとく、第１絶縁碍子１１の基端面１１０と第２絶縁碍子１２の先端面１２０とは、両者の間に介設した絶縁性粉体からなる粉体層３２に当接している。
粉体層３２は、第１絶縁碍子１１の基端面１１０に絶縁性粉体と水との混合物を塗布し、その後乾燥することにより形成している。
【００４６】
また、絶縁性粉体として、アルミナ粉等を用いることができる。また、絶縁性粉体の平均粒径は、２０〜１００μｍとすることができる。
また、粉体層３２は、０．１〜１ｍｍの厚みとすることができる。
尚、図７は説明の便宜上、基端面１１０及び先端面１２０のうねりを大きく描いている。
その他は、実施例１と同様である。
【００４７】
本例の場合には、図６、図７に示すごとく、第１絶縁碍子１１の基端面１１０と第２絶縁碍子１２の先端面１２０とは、両者の間に介設した絶縁性粉体からなる粉体層３２に当接している。これにより、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２をガスセンサ１に組付ける際の組付け荷重により、粉体層３２が基端面１１０と先端面１２０との当接部の隙間に入り込ませることができる。
【００４８】
したがって、第１絶縁碍子１１の基端面１１０又は第２絶縁碍子１２の先端面１２０にうねりが生じていても、図７に示すごとく、このうねりの谷部分を粉体層３２によって均等に埋めることができる。これにより、うねりの山同士の当接により第１絶縁碍子１１の基端面１１０と第２絶縁碍子１２の先端面１２０との接触面積が極小となるという不具合を回避することができる。
【００４９】
それ故、ガスセンサ１に第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２を組み付ける際の組付け荷重が作用しても、第１絶縁碍子１１と第２絶縁碍子１２との間に、局所的に過大な応力が集中することを回避することができる。これにより、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の破損の発生を防ぐことができる。
【００５０】
また、粉体層３２は、第１絶縁碍子１１の基端面１２に絶縁性粉体と水との混合物を塗布し、その後乾燥することにより形成してなる。これにより、上述した絶縁性粉体からなる粉体層３２を容易、かつ確実に形成することができるため、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の破損の発生をより確実に防ぐことができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５１】
（実施例３）
本例は、図８、図９に示すごとく、第１絶縁碍子１１の基端面１１０と第２絶縁碍子１２の先端面１２０とは、基端面１１０に融着させたガラス層３３に当接している。
また、ガラス層３３の線膨張係数γと、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の線膨張係数βとは、０．２×１０-6≦β−γ≦３×１０-6／℃の関係を有する。
また、ガラス層３３は、元素周期律表におけるＩ族の元素を含有しないガラス材からなる。
【００５２】
また、ガラス層３３は、第１絶縁碍子１１の基端面１１０に融着されているが、第２絶縁碍子１２の先端面１２０には融着されていない。
また、ガラス層３３は、０．０３〜０．３ｍｍの厚みとすることができる。
尚、図９は説明の便宜上、基端面１１０及び先端面１２０のうねりを大きく描いている。
その他は、実施例１と同様である。
【００５３】
本例の場合には、図８、図９に示すごとく、第１絶縁碍子１１の基端面１１０と第２絶縁碍子１２の先端面１２０とは、基端面１１０に融着させたガラス層３３に当接している。そのため、基端面１１０にうねりが形成されていても、図９に示すごとく、ガラス層３２を融着させて基端面１１０のうねりを覆うことにより、基端面１１０を平面状にすることができる。これにより、基端面１１０及び先端面１２０における、うねりの山同士における曲面と曲面との当接を回避して、曲面と平面との当接、あるいは平面同士の当接とすることができる。
【００５４】
それ故、ガスセンサ１に第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２を組付ける際の組付け荷重が作用しても、第１絶縁碍子１１と第２絶縁碍子１２との間に、局所的に過大な応力が集中することを回避することができるため、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の破損の発生を防ぐことができる。
【００５５】
また、ガラス層３３の線膨張係数γと、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の線膨張係数βとは、０．２×１０-6≦β−γ≦３×１０-6／℃の関係を有する。それ故、ガラス層３３に充分な圧縮応力が付与されるため、第１絶縁碍子１１の基端面１１０又は第２絶縁碍子１２の先端面１２０にも圧縮応力を充分に付与することができる。これにより、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２に作用する径方向外側方向への引張力を抑制することができる。
また、ガラス層３３は、元素周期律表におけるＩ族の元素を含有しないガラス材からなる。そのため、ガスセンサ１の性能を確保することができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５６】
上述した実施例３においては、第１絶縁碍子１１の基端面１１０にガラス層３３を融着して、第２絶縁碍子１２の先端面１２０には融着していないが、基端面１１０及び先端面１２０の双方にガラス層３３を融着させることもできる。この場合、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の破損の発生をより確実に防ぐことができる。
【００５７】
（実施例４）
本例は、表１、図１０に示すごとく、上述の実施例１に示したガスセンサ１につき、載荷試験及び冷熱試験を行い、第１絶縁碍子１１又は第２絶縁碍子１２の亀裂又は割れの発生状況を調査した例である。
まず、各種金属板３１を介設して第１絶縁碍子１１に第２絶縁碍子１２を組付けて試料を作製すると共に、載荷試験を行い、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の亀裂又は割れの発生状況を調査した。
【００５８】
上記載荷試験としては、図１０に示すごとく、第２絶縁碍子１２を、基端側を下にして支承治具７２に載置し、その先端面１２０に基端面１１０を当接させた状態で第１絶縁碍子１１を第２絶縁碍子１２に組み合わせる。そして、第１絶縁碍子１１の先端側から押圧治具７１を被せると共に、支承治具７２に向かって１０ＫＮの荷重Ｆをかける。
【００５９】
また、各試料について、内燃機関の運転中の最高温度である６００℃にて２０時間保持した後、常温に４時間保持することを１サイクルとして、２０サイクルの冷熱試験を行い、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の亀裂又は割れの発生状況を調査した。
尚、６００℃から常温への冷却は、試料を６００℃の炉から大気中へ取り出して自然冷却することにより行ない、常温から６００℃までの加熱は、試料を大気中から６００℃の炉中に投入することにより行なった。
【００６０】
また、比較試料として、金属板３１を介設させずに第１絶縁碍子１１と第２絶縁碍子１２とを当接させたものについても、同様に調査した。
また、載荷試験においては、いずれの試料についても２０本ずつ作製した。冷熱試験においては、いずれの試料についても４本ずつ作製した。
また、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の亀裂及び割れの判別については、染色液に浸漬することによるカラーチェックにて行なった。
調査結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
2006266912.tif 000003
【００６２】
表１より、載荷試験については、２０本中３本の比較試料について第１絶縁碍子１１又は第２絶縁碍子１２に亀裂又は割れが発生していることがわかる。一方、金属板３１を介設した試料については、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２に亀裂又は割れは発生していない。
また、冷熱試験については、表１より、Ｎｉ又はＳＵＳ３０４の金属板３１を介設した試料について、第１絶縁碍子１１又は第２絶縁碍子１２に亀裂又は割れが発生していることがわかる。
【００６３】
また、Ｎｉと第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２との線膨張係数差は、６．０×１０-6／℃であり、一方、上記の両試験において良好な結果が得られた軟鋼と第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２との線膨張係数差は、４．１×１０-6／℃である。
即ち、金属板３１と第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２との線膨張係数差が４．１×１０-6／℃以下の範囲内であれば、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の破損の発生を充分に防ぐことができる。
【００６４】
（実施例５）
本例は、表２に示すごとく、上述の実施例３に示したガスセンサ１につき、各種ガラスを基端面１１０に融着することにより、ガラス層３３を形成して試料を作製した後、ガラス層３３、第１絶縁碍子１１、又は第２絶縁碍子１２の亀裂又は割れの発生状況を調査したものである。
【００６５】
また、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２をガスセンサ１に組付ける際に、各試料に載荷試験を行い、ガラス層３３、第１絶縁碍子１１、又は第２絶縁碍子１２の亀裂又は割れの発生状況についても合わせて調査した。
上記載荷試験は、実施例４の載荷試験と同様の方法にて行なった。
【００６６】
また、比較試料として、基端面１１０及び先端面１２０のどちらにもガラス層３３を形成していないものを作製した。
また、いずれの試料についても２０本ずつ作製した。
亀裂及び割れの判別は、実施例４と同様の方法にて行なった。
調査結果を表２に示す。
【００６７】
【表２】
2006266912.tif 000004
【００６８】
表２より、ソーダ石灰ガラス、又は、ほう珪酸ガラスからなるガラス層３３を形成した試料について、ガラス層３３形成後にガラス層３３、第１絶縁碍子１１、又は第２絶縁碍子１２に亀裂又は割れが発生していることがわかる。
更に、載荷試験においては、ソーダ石灰ガラス又は線膨張係数が７．５×１０-6／℃の鉛ガラスからなるガラス層３３を形成した試料について、ガラス層３３、第１絶縁碍子１１、又は第２絶縁碍子１２に亀裂又は割れが発生していることがわかる。
【００６９】
また、２０本中３本の比較試料についても、載荷試験において、ガラス層３３、第１絶縁碍子１１、又は第２絶縁碍子１２に亀裂又は割れが発生していることがわかる。
即ち、表２より、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２とガラス層３３との線膨張係数差が０．２×１０-6／℃以上、３×１０-6／℃以下である場合には、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の破損の発生を充分に防ぐことができることがわかる。
【００７０】
上記実施例５においては、第１絶縁碍子１１の基端面１１０にはガラス層３３を形成し、第２絶縁碍子１２の先端面１２０には形成していないが、先端面１２０にガラス層３３を形成し、基端面１１０には形成しない場合においても、同様の結果が得られると考えられる。
更に、第１絶縁碍子１１の基端面１１０及び第２絶縁碍子１２の先端面１２０の双方に、上記ガラス層３３を融着する場合には、第１絶縁碍子１１及び第２絶縁碍子１２の破損の発生をより確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施例１における、ガスセンサの断面説明図。
【図２】実施例１における、第１絶縁碍子と第２絶縁碍子との当接部の断面説明図。
【図３】実施例１における、第１絶縁碍子の基端面と第２絶縁碍子の先端面との当接部の断面説明図。
【図４】実施例１における、（ａ）第１絶縁碍子の基端面の説明図、（ｂ）第２絶縁碍子の先端面の説明図。
【図５】実施例１における、センサ素子を挿嵌保持させた第１絶縁碍子と第２絶縁碍子とを示す説明図。
【図６】実施例２における、第１絶縁碍子と第２絶縁碍子との当接部の断面説明図。
【図７】実施例２における、第１絶縁碍子の基端面と第２絶縁碍子の先端面との当接部の断面説明図。
【図８】実施例３における、第１絶縁碍子と第２絶縁碍子との当接部の断面説明図。
【図９】実施例３における、第１絶縁碍子の基端面と第２絶縁碍子の先端面との当接部の断面説明図。
【図１０】実施例４における、第１絶縁碍子及び第２絶縁碍子に荷重をかける方法を示す説明図。
【図１１】従来例における、ガスセンサの断面説明図。
【符号の説明】
【００７２】
１  ガスセンサ
１０  ハウジング
１１  第１絶縁碍子
１１０  基端面
１２  第２絶縁碍子
１２０  先端面
２  センサ素子
２２  基端部
３１  金属板
【図１】
2006266912.tif 000005
【図２】
2006266912.tif 000006
【図３】
2006266912.tif 000007
【図４】
2006266912.tif 000008
【図５】
2006266912.tif 000009
【図６】
2006266912.tif 000010
【図７】
2006266912.tif 000011
【図８】
2006266912.tif 000012
【図９】
2006266912.tif 000013
【図１０】
2006266912.tif 000014
【図１１】
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