(57)【要約】      （修正有）【課題】プロテクタのガス流通孔と検出部との周方向における位置の関係を容易に調整して組み付けることができ、検出部のガス検出の応答性を向上させたガスセンサを提供する。【解決手段】挿通孔１８を構成する内面の一部に後端向き面１８ａを有する主体金具１１と、検出部と径方向外側に突出する膨出部３０を有するセンサ素子構造体であって、膨出部３０の先端向き面３０ａが主体金具１１の後端向き面１８ａに係合しつつ、挿通孔１８に挿通されるセンサ素子構造体と、主体金具１１の後端向き面１８ａ及び膨出部の先端向き面３０ａの間に挟まれるフランジ部５１ｆと、該フランジ部５１ｆより先端側に配置され、検出部を覆うと共にガス流通孔５６が設けられた筒部５１ｔとを有するプロテクタ５１と、を備えたガスセンサであって、フランジ部５１ｆには、膨出部に設けられる嵌合部３０ｅに嵌合する規制部５１ｊが形成されている。【選択図】図２
2015135252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に貫通する挿通孔を有すると共に、後端側に向く環状の後端向き面を、前記挿通孔を構成する内面の一部に有する主体金具と、
自身の先端側に特定ガスを検出する検出部を有すると共に、該検出部よりも後端側に設けられ、径方向外側に突出する膨出部を有する、一又は複数の部材からなるセンサ素子構造体であって、前記膨出部の先端向き面が前記主体金具の前記後端向き面に係合しつつ、前記挿通孔に挿通されて前記検出部を前記主体金具の先端よりも先端側に突出させるセンサ素子構造体と、
前記主体金具の前記後端向き面及び前記膨出部の前記先端向き面の間に挟まれるフランジ部と、該フランジ部より先端側に配置され、前記検出部を覆うと共にガス流通孔が設けられた筒部とを有するプロテクタと、を備えたガスセンサであって、
前記フランジ部には、前記膨出部に設けられる嵌合部に嵌合する規制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】
前記規制部は、前記フランジ部の後端向き面から後端側に向かって突出する凸部、又は前記フランジ部の後端向き面から先端側に向かって窪む凹部の少なくとも何れか一方であり、
前記嵌合部は、前記規制部の前記凸部と嵌合すると共に、前記膨出部の先端向き面から後端側に向かって窪む凹部、又は前記規制部の前記凹部と嵌合すると共に、前記膨出部の先端向き面から先端側に向かって突出する凸部の少なくともいずれか一方である請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記嵌合部は、前記膨出部の先端向き面から先端側に向かって突出する凸部であり、
前記規制部は、前記嵌合部の前記凸部と嵌合すると共に、前記フランジ部を軸線方向に貫通する貫通孔、又は前記嵌合部の前記凸部と嵌合すると共に、前記フランジ部の一部を径方向に向けて切り欠かれた切欠きである請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項４】
軸線方向に貫通する挿通孔を有すると共に、後端側に向く環状の後端向き面を、前記挿通孔を構成する内面の一部に有する主体金具と、
自身の先端側に特定ガスを検出する検出部を有すると共に、該検出部よりも後端側であり、径方向外側に突出する膨出部を有する、一又は複数の部材からなるセンサ素子構造体であって、前記膨出部の先端向き面が前記主体金具の前記後端向き面に係合しつつ、前記挿通孔に挿通されて前記検出部を前記主体金具の先端よりも先端側に突出させるセンサ素子構造体と、
前記主体金具の前記後端向き面及び前記膨出部の前記先端向き面の間に挟まれるフランジ部と、該フランジ部より先端側に配置され、検出部を覆うと共にガス流通孔が設けられた筒部とを有するプロテクタと、を備えたガスセンサであって、
前記主体金具には、前記主体金具の前記後端向き面から後端側に向かって突出する突出部が形成されており、
前記フランジ部には、前記突出部と嵌合すると共に、前記フランジ部を軸線方向に貫通する貫通孔又は、前記突出部と嵌合すると共に、前記フランジ部の一部を径方向に向けて切り欠かれた切欠きが形成され、
前記膨出部には、前記突出部と嵌合すると共に、前記膨出部の先端向き面から後端側に向かって窪む凹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５】
前記センサ素子構造体は、自身の先端側に前記検出部を備える板状のセンサ素子と、前記センサ素子を挿通する略矩形状の素子挿通孔を有する環状のホルダとを有し、
前記ホルダが前記膨出部を構成する請求項１〜４のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記センサ素子構造体は、自身の先端側に前記検出部を備えると共に、径方向外側に突出する突起部を備えるセンサ素子と、前記センサ素子の前記突起部の先端向き面に自身の後端向き面が係合する環状の絶縁ホルダとを有し、
前記絶縁ホルダが前記膨出部を構成し、
前記突起部には、該突起部の前記先端向き面から先端側に向かって突出する凸部、又は前記突起部の先端向き面から後端側に向かって窪む凹部の少なくとも何れか一方が形成され、
前記絶縁ホルダには、前記突起部の前記凸部に嵌合すると共に、前記絶縁ホルダの後端向き面から先端側に向かって窪む凹部、又は前記突起部の前記凹部と嵌合すると共に、前記絶縁ホルダの後端向き面から後端側に向かって突出する凸部の少なくともいずれか一方が形成されている請求項１〜４のいずれかに記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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検出部をプロテクタで覆ったガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の排気管等に取り付けられて使用され、排気ガス中の特定ガス（例えばＮＯｘ（窒素酸化物）や酸素など）の濃度に応じて、大きさの異なる起電力が生じたり、抵抗値が変化したりするセンサ素子を備えるガスセンサが知られている。センサ素子の先端側には特定ガス成分を検出する検出部が設けられており、ヒータ等によって検知部が加熱されることで、検出部が特定ガス成分を検出している。一方、検知部が加熱により高温になっているときに、排気ガスに含まれる水滴等が検知部に付着（被水）すると、熱衝撃によってセンサ素子にクラック等の破損が生ずるおそれがある。そこで、この検出部を保護するため、ケーシング（主体金具）の先端側には、検出部を覆うと共にガス流通孔を有する有底円筒状のプロテクタが取付けられている。
ところで、このプロテクタを主体金具に取り付ける方法として、従来から溶接や加締めが行われているが、溶接の場合には溶接工程が必要となり、加締めの場合にはガスセンサの使用に伴って加締め部が高温になって軟化し、緩みが生じる等の問題があった。そこで、プロテクタの後端側に、径方向外側に張出したフランジ状部分（以下、フランジ部と言う）を形成し、このフランジ部をケーシング内面に形成され後端向き面と、センサ素子の鍔部の先端側に係合したセラミックホルダの先端向き面との間で挟持して固定する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１９０７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年は、センサ素子の検知部（特に、検知部に設けられる電極）とプロテクタのガス流通孔との周方向における位置の関係が重要視されている。例えば、板状のセンサ素子の場合、ガス検出の応答性を向上させるために、ガス流通孔とセンサ素子の検知部（特に、特に検知部に設けられる被測定ガスに晒される電極）との周方向における位置の関係を特定の関係に規定する必要がある。一方、筒状のセンサ素子（検出部）の場合であっても、近年は、素子の外表面の全周でなく径方向の一部に外側電極を形成することがあり、この場合には上記と同様にガス検出の応答性を向上させるために、プロテクタのガス流通孔とセンサ素子の検出部（特に、検知部に設けられる被測定ガスに晒される外側電極）との周方向における位置の関係を特定の関係に規定する必要がある。
【０００５】
これに対し、プロテクタのガス流通孔とセンサ素子（検出部）との位置の関係を規定する方法として、例えばガス流通孔やセンサ素子（検出部）の形状を画像認識し、両者の関係を調整して組み付ける方法があるが、複雑なコンピュータシステムが必要となり、コストアップや設備が過大になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、プロテクタのガス流通孔と検出部との周方向における位置の関係を容易に調整して組み付けることができ、検出部のガス検出の応答性を向上させたガスセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のガスセンサは、軸線方向に貫通する挿通孔を有すると共に、後端側に向く環状の後端向き面を、前記挿通孔を構成する内面の一部に有する主体金具と、自身の先端側に特定ガスを検出する検出部を有すると共に、該検出部よりも後端側に設けられ、径方向外側に突出する膨出部を有する、一又は複数の部材からなるセンサ素子構造体であって、前記膨出部の先端向き面が前記主体金具の前記後端向き面に係合しつつ、前記挿通孔に挿通されて前記検出部を前記主体金具の先端よりも先端側に突出させるセンサ素子構造体と、前記主体金具の前記後端向き面及び前記膨出部の前記先端向き面の間に挟まれるフランジ部と、該フランジ部より先端側に配置され、前記検出部を覆うと共にガス流通孔が設けられた筒部とを有するプロテクタと、を備え、前記フランジ部には、前記膨出部に設けられる嵌合部に嵌合する規制部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このガスセンサによれば、フランジ部の規制部と膨出部の嵌合部とが嵌合することで、プロテクタのガス流通孔と、センサ素子構造体の検出部との周方向における位置の関係が特定の関係に規定できる。このため、ガス流通孔を介して検出部に流通する被検出ガスの流れが最適化されてガス検出の応答性が向上する。又、規制部と嵌合部との嵌合のみにより、プロテクタと検出部との周方向における位置の関係を特定の関係に規定できるため、機械的に低コストで調整して組み付けることができる。
【０００９】
なお、プロテクタとしては、一重プロテクタであっても良いし、外側プロテクタと内側プロテクタとからなる二重プロテクタのような、複数個でセンサ素子構造体を覆うプロテクタであっても良い。複数個のプロテクタの場合、規制部と嵌合部とを嵌合することで、センサ素子構造体（検出部）に最も近い内側プロテクタ（例えば、二重プロテクタの場合には内側プロテクタ）のガス流通孔と検出部との周方向における位置の関係が特定の関係となればよい。
また、「一又は複数の部材からなるセンサ素子構造体」としては、以下のような構造体が挙げられる。例えば、一部材からなるセンサ素子構造体としては、自身の先端側に検出部を有すると共に、径方向外側に突出する突起部を有するセンサ素子が挙げられる。また、例えば、複数の部材からなるセンサ構造体としては、自身の先端側に検出部を有すると共に、径方向外側に突出する突起部を有するセンサ素子、及びセンサ素子を支持すると共にセンサ素子の周囲を取り囲む環状のホルダを備えるものが挙げられる。さらに、複数の部材からなるセンサ構造体としては、例えば、自身の先端側に検出部を有する板型センサ素子と、板型センサ素子の周囲を取り囲む環状のホルダを備えるものが挙げられる。
【００１０】
また、本発明のガスセンサにおいては、前記規制部は、前記フランジ部の後端向き面から後端側に向かって突出する凸部、又は前記フランジ部の後端向き面から先端側に向かって窪む凹部の少なくとも何れか一方であり、前記嵌合部は、前記規制部の前記凸部と嵌合すると共に、前記膨出部の先端向き面から後端側に向かって窪む凹部、又は前記規制部の前記凹部と嵌合すると共に、前記膨出部の先端向き面から先端側に向かって突出する凸部の少なくともいずれか一方であることが好ましい。
このガスセンサによれば、規制部として凸部を形成しつつ、嵌合部として凹部を形成すること、又は、規制部として凹部を形成しつつ、嵌合部として凸部を形成することで、規制部と嵌合部とを容易に嵌合することが可能となる。よって、プロテクタのガス流通孔と、センサ素子構造体の検出部との周方向における位置の関係が特定の関係に容易に規定できる。
【００１１】
なお、嵌合部及び規制部ともに、それぞれ1つずつ形成されていても良いし、それぞれ複数個形成されていても良い。複数個形成される場合には、規制部として凸部及び凹部を形成しつつ、嵌合部として凹部及び凸部を形成する組み合わせであってもよい。
【００１２】
また、本発明のガスセンサにおいては、前記嵌合部は、前記膨出部の先端向き面から先端側に向かって突出する凸部であり、前記規制部は、前記嵌合部の前記凸部と嵌合すると共に、前記フランジ部を軸線方向に貫通する貫通孔、又は前記嵌合部の前記凸部と嵌合すると共に、前記フランジ部の一部を径方向に向けて切り欠かれた切欠きであることが好ましい。
このガスセンサによれば、嵌合部として凸部を形成しつつ、規制部として貫通孔又は切欠きを形成することで、規制部と嵌合部とを容易に嵌合することが可能となる。よって、プロテクタのガス流通孔と、センサ素子構造体の検出部との周方向における位置の関係が特定の関係に容易に規定できる。
【００１３】
一方、本発明の別のガスセンサは、軸線方向に貫通する挿通孔を有すると共に、後端側に向く環状の後端向き面を、前記挿通孔を構成する内面の一部に有する主体金具と、自身の先端側に特定ガスを検出する検出部を有すると共に、該検出部よりも後端側であり、径方向外側に突出する膨出部を有する、一又は複数の部材からなるセンサ素子構造体であって、前記膨出部の先端向き面が前記主体金具の前記後端向き面に係合しつつ、前記挿通孔に挿通されて前記検出部を前記主体金具の先端よりも先端側に突出させるセンサ素子構造体と、前記主体金具の前記後端向き面及び前記膨出部の前記先端向き面の間に挟まれるフランジ部と、該フランジ部より先端側に配置され、検出部を覆うと共にガス流通孔が設けられた筒部とを有するプロテクタと、を備え、前記主体金具には、前記主体金具の前記後端向き面から後端側に向かって突出する突出部が形成されており、前記フランジ部には、前記突出部と嵌合すると共に、前記フランジ部を軸線方向に貫通する貫通孔又は、前記突出部と嵌合すると共に、前記フランジ部の一部を径方向に向けて切り欠かれた切欠きが形成され、
前記膨出部には、前記突出部と嵌合すると共に、前記膨出部の先端向き面から後端側に向かって窪む凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
このガスセンサによれば、フランジ部の貫通孔又は切欠きと、膨出部の凹部とが、主体金具の突出部と嵌合することで、プロテクタのガス流通孔と、センサ素子構造体の検出部との周方向における位置の関係が特定の関係に規定できる。このため、ガス流通孔を介して検出部に流通する被検出ガスの流れが最適化されてガス検出の応答性が向上する。又、貫通孔又は切欠きと、凹部と、突出部との嵌合のみにより、プロテクタと検出部との周方向における位置の関係を特定の関係に規定できるため、機械的に低コストで調整して組み付けることができる。
【００１５】
また、本発明のガスセンサにおいては、前記センサ素子構造体は、自身の先端側に前記検出部を備える板状のセンサ素子と、前記センサ素子を挿通する略矩形状の素子挿通孔を有する環状のホルダとを有し、前記ホルダが前記膨出部を構成することが好ましい。
このガスセンサによれば、板型のセンサ素子と環状のホルダとの位置関係が略矩形状の素子挿通孔により特定の関係となっているため、ホルダが膨出部を構成することにより、板型のセンサ素子においても、プロテクタのガス流通孔と、センサ素子の検出部との周方向における位置の関係を特定の関係に規定することができる。
【００１６】
また、本発明のガスセンサにおいては、前記センサ素子構造体は、自身の先端側に前記検出部を備えると共に、径方向外側に突出する突起部を備えるセンサ素子と、前記センサ素子の前記突起部の先端向き面に自身の後端向き面が係合する環状の絶縁ホルダとを有し、前記絶縁ホルダが前記膨出部を構成し、前記突起部には、該突起部の前記先端向き面から先端側に向かって突出する凸部、又は前記突起部の先端向き面から後端側に向かって窪む凹部の少なくとも何れか一方が形成され、前記絶縁ホルダには、前記突起部の前記凸部に嵌合すると共に、前記絶縁ホルダの後端向き面から先端側に向かって窪む凹部、又は前記突起部の前記凹部と嵌合すると共に、前記絶縁ホルダの後端向き面から後端側に向かって突出する凸部の少なくともいずれか一方が形成されていることが好ましい。
このガスセンサによれば、絶縁ホルダが膨出部を構成すると共に、絶縁ホルダに設けた凸部と突起部に設けた凹部とを嵌合する、又は絶縁ホルダに設けた凹部と突起部に設けた凸部とを嵌合することにより、絶縁ホルダと突起部を備えるセンサ素子とを有するセンサ素子構造体においても、プロテクタのガス流通孔と、検出部との周方向における位置の関係を特定の関係に規定することができる。
【００１７】
なお、絶縁ホルダに凸部を形成すると共に突起部に凹部を形成する組み合わせであっても良いし、絶縁ホルダに凹部を形成すると共に突起部に凸部を形成する組み合わせであっても良いし、絶縁ホルダに凸部及び凹部を形成すると共に突起部に凹部及び凸部を形成する組み合わせであってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、ガスセンサにおいてプロテクタのガス流通孔と検出部との周方向における位置の関係を容易に調整して組み付けることができ、検出部のガス検出の応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の発明の実施形態にかかるガスセンサの断面図である。
【図２】内側プロテクタと、センサ素子構造体の一部であるセラミックホルダとの固定態様を示す斜視図である。
【図３】主体金具にセンサ素子構造体を組み付ける工程を示す図である。
【図４】ガスセンサの製造、組立ての最終工程を示す図である。
【図５】第１の発明の実施形態にかかるガスセンサの変形例を示す部分断面図である。
【図６】図５のガスセンサにおける内側プロテクタと、センサ素子構造体の一部であるセラミックホルダとの固定態様を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の発明の実施形態にかかるガスセンサの断面図である。
【図８】図７の部分拡大図である。
【図９】第２の発明に係るガスセンサにおける内側プロテクタと、センサ素子構造体である絶縁ホルダ及びセンサ素子との固定態様を示す斜視図である。
【図１０】筒状のセンサ素子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の第１の発明の実施形態にかかるガスセンサについて、図１、図２に基づいて詳細に説明する。ただし、本実施形態は、排気ガス中の酸素濃度を検出する全領域空燃比ガスセンサを具体化したものであり、したがって、まずこのガスセンサ１の全体構成について概略説明し、その後、各部位と共にその構成についてさらに詳細に説明する。
図１において、ガスセンサ（全領域空燃比ガスセンサ）１は、センサ素子２１と、センサ素子２１を挿通させる矩形状の素子挿通孔３２を有するセラミックホルダ３０と、セラミックホルダ３０の径方向周囲を取り囲む主体金具１１と、を備えている。
セラミックホルダ３０の素子挿通孔３２を通されたセンサ素子２１は、セラミックホルダ３０の後端面側（図示上側）に配置されたシール材（本例では滑石）４１を、絶縁材からなるスリーブ４３、リングワッシャ４５を介して先後方向に圧縮することによって、主体金具１１の内側において先後方向に気密を保持して固定されている。そして、センサ素子２１の先端側の検出部２２がセラミックホルダ３０及び主体金具１１より先端に突出している。又、センサ素子２１の後端２９を含む後端２９寄り部位はスリーブ４３及び主体金具１１より後方に突出しており、その後端２９寄り部位に形成された各電極端子２４に、シール材８５を通して外部に引き出された各リード線７１の先端に設けられた端子金具７５が圧接され、電気的に接続されている。また、この電極端子２４を含むセンサ素子２１の後端２９寄り部位は、保護筒８１でカバーされている。以下、さらに詳細に説明する。
なお、セラミックホルダ３０及び、センサ素子２１が、特許請求の範囲の「センサ素子構造体」に相当する。又、セラミックホルダ３０が特許請求の範囲の「膨出部」に相当する。
【００２１】
センサ素子２１は軸線Ｏ方向に延びると共に、測定対象に向けられる先端側（図示下側）に、検知用電極等の一対の電極（図示せず）が配置され被検出ガス中の特定ガス成分を検出する検出部２２を備えた帯板状（板状）をなしている。センサ素子２１の横断面は、先後において略一定の大きさの長方形（矩形）をなし、セラミック（固体電解質等）を主体として細長いものとして形成されている。センサ素子２１の検出部２２に、アルミナ又はスピネル等からなる多孔質の保護層２５が被覆され、保護層２５の形成部位は、保護層２５の厚み分（例えば、０．５〜０．６mm）、横断面が大きくなっている（厚みは誇張して図示している）。このセンサ素子２１自体は、従来公知のものと同じものであり、固体電解質（部材）の先端寄り部位に検出部２２をなす一対の電極が配置され、これに連なり後端寄り部位には、検知用出力取り出し用のリード線７１接続用の電極端子２４が露出形成されている。また、本例では、センサ素子２１のうち、固体電解質（部材）に積層状に形成されたセラミック材の先端寄り部位内部にヒータ（図示せず）が設けられており、後端寄り部位には、このヒータへの電圧印加用のリード線７１接続用の電極端子２４が露出形成されている。なお、図示はしないが、これら電極端子２４は縦長矩形に形成され、例えばセンサ素子２１の後端２９寄り部位において、帯板の幅広面（両面）に３つ又は２つの電極端子２４が横に並んでいる。
【００２２】
主体金具１１は、軸線Ｏ方向に貫通する挿通孔１８を有すると共に、先後において同心異径の筒状をなしている。挿通孔１８の内面１７には、先端に向かって先細るテーパ状の後端向き面１８ａが形成されている。一方、主体金具１１の先端側は、小径で、後述する外側プロテクタ６１を外嵌して固定するための円筒状の円環状部（以下、円筒部ともいう）１２を有し、その後方（図示上方）の外周面には、それより大径をなす、エンジンの排気管への固定用のネジ１３が設けられている。そして、その後方には、このネジ１３によってセンサ１をねじ込むための多角形部１４を備えている。また、この多角形部１４の後方には、ガスセンサ１の後方をカバーする保護筒（外筒）８１を外嵌して溶接する円筒部１５が連設され、その後方には外径がそれより小さく薄肉のカシメ用円筒部１６を備えている。なお、このカシメ用円筒部１６は、図１では、カシメ後のために内側に曲げられている。なお、多角形部１４の下面には、ねじ込み時におけるシール用のガスケット１９が取着されている。
【００２３】
主体金具１１の挿通孔１８の内側には、絶縁性セラミック（例えばアルミナ）からなり、概略短円筒状に形成されたセラミックホルダ３０が配置されている。図２に示すように、セラミックホルダ３０の先端の外周側は、先端に向かって先細りのテーパ状に形成された先端向き面３０ａが形成され、先端向き面３０ａより内周側が素子挿通孔３２の先端に連通しつつ後端に向かって凹む凹部３５となっている。そして、後述するように、先端向き面３０ａと、主体金具１１の後端向き面１８ａとの間に、内側プロテクタ５１のフランジ部５１ｆを挟持した状態で、セラミックホルダ３０が主体金具１１の後端向き面１８ａに係合しつつ主体金具１１内に位置決めされ、かつ隙間嵌めされている。
一方、素子挿通孔３２は、セラミックホルダ３０の中心に設けられると共に、センサ素子２１のうち保護層２５よりも後端側の部位が略隙間なく通るように、センサ素子２１の横断面とほぼ同一の寸法の矩形の開口とされている。センサ素子２１は、セラミックホルダ３０の素子挿通孔３２に通され、センサ素子２１の先端をセラミックホルダ３０の先端向き面３０ａ及び主体金具１１の先端１２ａよりも先方に突出させている。又、保護層２５の後端部２６は凹孔３５に収容され、保護層２５は凹孔３５と離間している。
【００２４】
一方、センサ素子２１の先端部位には、本形態では、それぞれ有底円筒状の内側プロテクタ５１と、内側プロテクタ５１の外周に離間して配置された外側プロテクタ６１との２層構造からなるプロテクタ６０が被せられている。
内側プロテクタ５１は、検出部２２の周方向を覆う筒部５１ｔと、筒部５１ｔの後端縁に接続し、径方向外側に拡がると共に、主体金具１１の後端向き面１８ａとほぼ同一のテーパ角を有するテーパ状のフランジ部５１ｆとが一体に形成されている（図２参照）。又、内側プロテクタ５１の筒部５１ｔの後端側には周方向において例えば８箇所の通気孔５６が設けられ、先端側には周方向において例えば４箇所の排出孔５３が設けられている（図２参照）。
内側プロテクタ５１が特許請求の範囲の「プロテクタ」に相当する。又、通気孔５６が特許請求の範囲の「ガス流通孔」に相当する。
同様に、外側プロテクタ６１は、内側プロテクタ５１の筒部５１ｔの周方向を覆う筒部６１ｔを有し、筒部６１ｔの先端寄り部位には、周方向において例えば８箇所の通気孔６７が設けられ、外側プロテクタ６１先端の底部中央にも排出孔６９が設けられている。
そして、内側プロテクタ５１の筒部５１ｔの後端側が主体金具１１の円筒部１２の内側に収容されると共に、セラミックホルダ３０の先端向き面３０ａと、主体金具１１の後端向き面１８ａとの間に、内側プロテクタ５１のフランジ部５１ｆが挟持され、内側プロテクタ５１が主体金具１１に固定されている。
一方、外側プロテクタ６１は、内側プロテクタ５１と間隔を開けて外嵌しつつ、主体金具１１の円筒部１２に自身の後端部が外嵌されて溶接されている。
【００２５】
一方、センサ素子２１の後端２９寄り部位に形成された各電極端子２４には、外部にシール材８５を通して引き出された各リード線７１の先端に設けられた各端子金具７５がそのバネ性により圧接され、電気的に接続されている。そして、この圧接部を含む各端子金具７５は、本例ガスセンサ１では、異径筒状をなす保護筒（金属筒）８１内に配置された絶縁材からなる端子金具保持部材（セパレータ）９１内に設けられた各収容部内に、それぞれ対向配置で設けられている。なお、端子金具保持部材９１は、保護筒（金属筒）８１内に固定された環状支持部材８０を介して径方向及び先端側への動きが規制されている。そして、この保護筒８１の先端部（大径筒部）８２を、主体金具１１の後端寄り部位の円筒部１５に外嵌して溶接することで、ガスセンサ１の後方がカバーされている。なお、リード線７１は保護筒８１の後端部の小径筒部８３の内側に配置されたシール材（例えばゴム）８５を通されて外部に引き出されており、この小径筒部８３を縮径カシメしてこのシール材８５を圧縮することにより、この部位の気密が保持されている。
因みに、このシール材８５は端子金具保持部材９１の後端を先方に押す形で配置されており、これにより、この端子金具保持部材９１及びその内部に設けられた端子金具７５の取付け安定が図られている。なお、端子金具保持部材９１はその外周に形成されたフランジ９３を保護筒８１の内側に固定された環状支持部材８０の上に支持させられており、これにてシール材８５の圧縮力を受けている。
【００２６】
次に、図２を参照し、本発明の要点となる、内側プロテクタ５１とセンサ素子構造体の一部であるセラミックホルダ３０との固定態様について説明する。図２において、センサ素子構造体の他の構成部分であるセンサ素子２１の図示を省略している。又、センサ素子構造体の組み付け方法については後述する。
内側プロテクタ５１のフランジ部５１ｆには、フランジ部５１ｆの後端向き面５１ａから後端側に向かって突出する凸部５１ｊがプレス加工により形成されている。一方、セラミックホルダ３０には、凸部５１ｊと嵌合すると共に、セラミックホルダ３０の先端向き面３０ａから後端側に向かって窪む凹部３０ｅが形成されている。そして、内側プロテクタ５１の筒部５１ｔを主体金具１１の後端側に挿入し、主体金具１１の後端向き面１８ａにフランジ部５１ｆを係止させ、さらにセラミックホルダ３０を主体金具１１の後端側に挿入し、フランジ部５１ｆの後端向き面５１ａにセラミックホルダ３０の先端向き面３０ａに係止させると、フランジ部５１ｆの凸部５１ｊが凹部３０ｅに嵌合しつつ、セラミックホルダ３０と主体金具１１との間にフランジ部５１ｆが挟持される。
なお、凸部５１ｊが特許請求の範囲の「規制部」に相当し、凹部３０ｅが特許請求の範囲の「嵌合部」に相当する。
このように、フランジ部５１ｆの凸部５１ｊとセラミックホルダ３０の凹部３０ｅとが嵌合することで、内側プロテクタ５１のガス流通孔（通気孔５６）と、セラミックホルダ３０の素子挿通孔３２に挿通されたセンサ素子２１の検出部２２との周方向における位置の関係を特定の関係に規定できる。このため、ガス流通孔を介して検出部２２に流通する被検出ガスの流れが最適化されてガス検出の応答性が向上する。又、フランジ部５１ｆの凸部５１ｊとセラミックホルダ３０の凹部３０ｅとの嵌合のみにより、内側プロテクタ５１とセンサ素子２１の検出部２２との周方向における位置の関係を特定の関係に規定できるため、機械的に低コストで調整して組み付けることができる。
さらに、フランジ部５１ｆの凸部５１ｊとセラミックホルダ３０の凹部３０ｅとを用いて嵌合しているので、内側プロテクタ５１のガス流通孔と、センサ素子２１の検出部２２との周方向における位置の関係が特定の関係に容易に規定できる。
その上、板型のセンサ素子２１と環状のセラミックホルダ３０との位置関係が略矩形状の素子挿通孔３２により特定の関係となっているため、板型のセンサ素子２１においても、内側プロテクタ５１のガス流通孔と、センサ素子２１の検出部２２との周方向における位置の関係を特定の関係に規定することができる。
【００２７】
次に、ガスセンサ１の組み付け方法について説明する。
本例のガスセンサ１では、上記したように、主体金具１１内に設けられているセラミックホルダ３０の後端面側にはシール材（本例では滑石）４１が充填状態で配置され、そのシール材４１の後方にスリーブ４３が配置され、リングワッシャ４５を介して、主体金具１１の後端寄り部位の円筒部１５に連設された薄肉のカシメ用円筒部１６を内側に折り曲げかつ先端側に圧縮されている。そして、この圧縮により、内部のシール材等を圧縮してセンサ素子２１を主体金具１１の内側に気密状に固定している。
なお、このようなセンサ素子２１の固定は、図３の左図の上に示したように行う。つまり、センサ素子２１の後端２９を、セラミックホルダ３０、シール材４１、及びスリーブ４３に設けられた各素子挿通孔を通して組付け体仕掛品とする。一方、図２に示すように、金具本体１１の内孔１８に予め内側プロテクタ５１を挿入しておく。そして、この組付け体仕掛品を図３の左図の下に示したように、金具本体１１の内孔１８に挿入（配置）する。これにより、セラミックホルダ３０と主体金具１１との間にフランジ部５１ｆが挟持される。
そして、スリーブ４３の後端であって、主体金具１１の後端のカシメ用円筒部１６の内側にリングワッシャ４５を配置し、センサ素子２１の先端２３を適量突出させる。次いで、この状態の主体金具１１を、図３の右図に示したようなジグ２０１にて位置決め支持させる。そして、この支持の際には、主体金具１１の多角形部１４の下面をジグ２０１の位置決め部２０５に当接させる。その後、同図において例示されるようなカシメ用金型２１０で、カシメ用円筒部１６を先端側に圧縮して内側に折り曲げる。これにより、センサ素子２１及びセラミックホルダ３０を含むセンサ素子構造体と、内側プロテクタ５１とは主体金具１１の内側に固定され、センサ素子２１の先端２３がセラミックホルダ３０の先端から突出する。なお、圧縮前のシール材（滑石成形体）４１、及びスリーブ４３の中央には、セラミックホルダ３０と同様に、軸線Ｏ方向からみて横断面がセンサ素子２１の横断面に対応する矩形（長方形）穴が設けられている。
【００２８】
そして、例えば、図４に示したように、センサ素子２１を含む先端側の半組立体１０１を製造、組立てる。なお、図４の半組立体１０１は、図３に示した製造工程後に、外側プロテクタ６１を主体金具１１に溶接し、さらに、ガスケット１９を主体金具１１に組み付けることで作製できる。一方、それ以外の部分である上記した後端側の部位を半組立て体（仕掛品）１０２として、別途、製造、組立てておき、その両者を組付けることで、ガスセンサ１が製造される。すなわち、この両者を、図４に示したように、同軸状に配置し、図示下方の半組立体１０１において突出する素子２１の後端２９寄り部位を、端子金具保持部材９１内において対向して配置された端子金具７５相互間に相対的に挿入して、各端子金具７５を素子２１の後端２９寄り部位に設けられた各電極端子２４にバネ性によって圧接させる。そして、保護筒８１の先端の大径筒部８２を主体金具１１の後端寄り部位の円筒部１５に外嵌し、同部位において全周をレーザ溶接することで図１のガスセンサ１として製造される。
【００２９】
次に、図５、図６を参照し、第１の発明の実施形態にかかるガスセンサの変形例について説明する。なお、図５、図６のガスセンサ１Ｂは、第１の発明の実施形態にかかるガスセンサ１と、セラミックホルダ３０Ｂ及び内側プロテクタ５１Ｂとが異なるのみであり、ガスセンサ１と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略する。
図６に示すように、ガスセンサ１Ｂにおいて、内側プロテクタ５１Ｂのフランジ部５１ｆ２には、軸線Ｏ方向に貫通する円形の貫通孔５１ｊ２が形成されている。一方、セラミックホルダ３０Ｂには、貫通孔５１ｊ２と嵌合すると共に、セラミックホルダ３０Ｂの先端向き面３０ａ２から先端側に向かって突出する円柱状の凸部３０ｅ２が形成されている。そして、内側プロテクタ５１Ｂの筒部５１ｔ２を主体金具１１の後端側に挿入し、主体金具１１の後端向き面１８ａにフランジ部５１ｆ２を係止させ、さらにセラミックホルダ３０Ｂを主体金具１１の後端側に挿入し、フランジ部５１ｆ２の後端向き面５１ａ２にセラミックホルダ３０Ｂの先端向き面３０ａ２に係止させると、フランジ部５１ｆ２の貫通孔５１ｊ２が凸部３０ｅ２に嵌合しつつ、セラミックホルダ３０Ｂと主体金具１１との間にフランジ部５１ｆ２が挟持される。
なお、貫通孔５１ｊ２が特許請求の範囲の「規制部」に相当し、凸部３０ｅ２が特許請求の範囲の「嵌合部」に相当する。
【００３０】
このように、ガスセンサ１Ｂにおいても、フランジ部５１ｆ２の貫通孔５１ｊ２とセラミックホルダ３０Ｂの凸部３０ｅ２とが嵌合することで、内側プロテクタ５１Ｂのガス流通孔（通気孔５６Ｂ）と、セラミックホルダ３０Ｂに固定されたセンサ素子２１の検出部２２との周方向における位置の関係を特定の関係に規定することができる。このため、ガス流通孔を介して検出部２２に流通する被検出ガスの流れが最適化されてガス検出の応答性が向上することができる。又、フランジ部５１ｆ２の貫通孔５１ｊ２とセラミックホルダ３０Ｂの凸部３０ｅ２との嵌合のみにより、内側プロテクタ５１Ｂとセンサ素子２１の検出部２２との周方向における位置の関係を特定の関係に規定できるため、機械的に低コストで調整して組み付けることができる。
さらに、フランジ部５１ｆ２の貫通孔５１ｊ２とセラミックホルダ３０Ｂの凸部３０ｅ２とを用いて嵌合しているので、内側プロテクタ５１Ｂのガス流通孔と、センサ素子２１の検出部２２との周方向における位置の関係が特定の関係に容易に規定できる。
【００３１】
次に、図７〜図１０を参照して本発明の第２の発明の実施形態にかかるガスセンサについて説明する。
ガスセンサ１ｃは、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサである。図７において、ガスセンサ１ｃは、センサ素子２１ｃと、センサ素子２１ｃを挿通させる絶縁ホルダ４７と、セラミックホルダ４７の径方向周囲を取り囲む主体金具１１ｃと、を備えている。
なお、絶縁ホルダ４７及びセンサ素子２１ｃが、特許請求の範囲の「センサ素子構造体」に相当する。又、絶縁ホルダ４７が特許請求の範囲の「膨出部」に相当する。
【００３２】
センサ素子２１ｃは、詳しくは図１０に示すように、先端が閉じて後端側に筒孔２１ｈが開口すると共に、先端に向かってテーパ状に縮径する筒状の固体電解質体２１ｇと、固体電解質体２１ｇの内周面と外周面にそれぞれ形成された内側電極（図示せず）及び外側電極２１ｓとからなる筒状の酸素センサ素子である。そして、センサ素子２１ｃの内部空間を基準ガス雰囲気とし、センサ素子２１ｃの外面に被検出ガスを接触させてガスの検知を行うようになっている。又、センサ素子２１ｃの中央付近には、径方向外側に突出する突起部２７が設けられている。
本例では、外側電極２１ｓは固体電解質体２１ｇの外周面のうち、突起部２７より先端側の周方向の一部に形成されている。又、外側電極２１ｓから突起部２７を跨いで後端側に向かってリード部２１Ｌが延び、リード部２１Ｌの後端側は、リード部２１Ｌより幅広のリングリード部２１Ｍに接続されている。さらに、センサ素子２１ｃの内部空間には、棒状のヒータ８８が内挿されている(図７参照)。
【００３３】
図７に戻り、主体金具１１ｃは、軸線Ｏ方向に貫通する挿通孔１８ｃを有すると共に、先後において同心異径の筒状をなしている。挿通孔１８ｃの内面１７ｃには、先端に向かって先細るテーパ状の後端向き面１８ａｃが形成されている。一方、主体金具１１ｃの先端側は、小径で、後述する外側プロテクタ６１ｃを外嵌して固定するための円筒状の円環状部（以下、円筒部ともいう）１２ｃを有し、その後方（図示上方）の外周面には、それより大径をなす、エンジンの排気管への固定用のネジ１３ｃが設けられている。そして、その後方には、このネジ１３によってセンサ１をねじ込むための多角形部１４ｃを備えている。また、この多角形部１４ｃの後方には、ガスセンサ１ｃの後方をカバーする保護筒（外筒）８１ｃを外嵌して溶接する円筒部１５ｃが連設され、その後方には外径がそれより小さく薄肉のカシメ用円筒部１６ｃを備えている。なお、このカシメ用円筒部１６ｃは、図７では、カシメ後のために内側に曲げられている。なお、多角形部１４の下面には、ねじ込み時におけるシール用のガスケット１９ｃが取着されている。
センサ素子２１ｃは、主体金具１１ｃの挿通孔１８ｃに挿入され、後述する絶縁ホルダ４７に自身の突起部２７を係合させることで、主体金具１１ｃの内側に保持されている。なお、突起部２７と絶縁ホルダ４７と主体金具１１ｃとの関係は後述する。
【００３４】
さらに、突起部２７の後端側におけるセンサ素子２１ｃと主体金具１１ｃとの径方向の隙間に、シール材（本例では滑石）４１ｃが充填され、さらにシール材４１ｃの後端側に絶縁材からなるスリーブ４３ｃが配置されている。そして、スリーブ４３ｃの後端側にリングワッシャ４５ｃを配し、主体金具１１ｃのカシメ用円筒部１６ｃを内側に折り曲げることにより、スリーブ４３ｃが先端側に押し付けられてシール材４１ｃを押し潰し、スリーブ４３ｃ及びシール材４１ｃが加締め固定されるとともに、センサ素子２１ｃと主体金具１１ｃの隙間がシールされ、センサ素子２１ｃが主体金具１１ｃの内側において先後方向に気密を保持して固定されている。
【００３５】
そして、センサ素子２１ｃの先端側の外側電極２１ｓが絶縁ホルダ４７及び主体金具１１ｃより先端に突出している。又、センサ素子２１ｃの後端寄り部位はスリーブ４３ｃ及び主体金具１１ｃより後方に突出しており、その後端寄り部位に形成された内側電極及び外側電極から延びるリード部に（図示せず）、シール材８５ｃを通して外部に引き出された各リード線７１ｃの先端に設けられた端子金具７５ｃ１、７５ｃ２が電気的に接続されている。
【００３６】
センサ素子２１ｃの後端側に配置された各端子金具７５ｃ１、７５ｃ２のうち、径方向内側に位置する筒状の端子金具７５ｃ１が筒孔２１ｈ内に内嵌され、内側電極（図示せず）と電気的に接続されている。又、筒状の端子金具７５ｃ２がガスセンサ素子２１ｃの外側に外嵌され、電極パッド部２１Ｍ（外側電極２１ｓ）と電気的に接続される。また、ヒータ８８に電気的に接続する一対のヒータ用端子金具７５ｃ３（図７には１つのみ図示）に接続するリード線７１ｃが、シール材８５ｃを通して外部に引き出されている。そして、各端子金具７５ｃ１、７５ｃ２、ヒータ用端子金具７５ｃ３は、保護筒８１ｃ内に配置された絶縁材からなる端子金具保持部材９１ｃ内に設けられた各収容部内に、それぞれ設けられている。なお、端子金具保持部材９１ｃは、保護筒８１ｃ内に固定された環状支持部材８０ｃを介して径方向及び先端側への動きが規制されている。そして、この保護筒８１ｃの先端部（大径筒部）８２ｃを、主体金具１１ｃの後端寄り部位の円筒部１５ｃに外嵌して溶接することで、ガスセンサ１ｃの後方が気密状にカバーされている。なお、リード線７１ｃは保護筒８１ｃの後端部の小径筒部８３ｃの内側に配置されたシール材（例えばゴム）８５ｃを通されて外部に引き出されており、この小径筒部８３ｃを縮径カシメしてこのシール材８５ｃを圧縮することにより、この部位の気密が保持されている。
因みに、このシール材８５ｃは端子金具保持部材９１ｃの後端を先方に押す形で配置されており、これにより、この端子金具保持部材９１ｃ及びその内部に設けられた端子金具７５ｃ１、７５ｃ２の取付け安定が図られている。なお、端子金具保持部材９１ｃはその外周に形成されたフランジ９３ｃを保護筒８１ｃの内側に固定された環状支持部材８０ｃの上に支持させられており、これにてシール材８５ｃの圧縮力を受けている。
さらに、シール材８５ｃの中心には貫通孔８５ｈが形成され、センサ素子２１ｃの内部空間に連通している。そして、貫通孔８５ｈに撥水性の通気フィルタ１４０が介装され、外部の水を通さずにセンサ素子２１ｃの内部空間に基準ガス（大気）を導入するようになっている。
【００３７】
一方、センサ素子２１ｃの先端部位には、有底円筒状の内側プロテクタ５１ｃと、内側プロテクタ５１の外周に離間して配置された外側プロテクタ６１ｃとの２層構造からなるプロテクタ６０ｃが被せられている。
内側プロテクタ５１ｃは、ガスセンサ素子２１ｃの先端側の周方向を覆う筒部５１ｔｃと、筒部５１ｔｃの後端縁に接続し、径方向外側に拡がると共に、主体金具１１ｃの後端向き面１８ａｃとほぼ同一のテーパ角を有するテーパ状のフランジ部５１ｆｃとが一体に形成されている。又、内側プロテクタ５１ｃの筒部５１ｔｃの後端側には周方向において例えば６箇所の通気孔５６ｃが設けられ、先端側の底面には排出孔５３ｃが設けられている。
内側プロテクタ５１ｃが特許請求の範囲の「プロテクタ」に相当する。又、通気孔５６ｃが特許請求の範囲の「ガス流通孔」に相当する。
同様に、外側プロテクタ６１ｃは、内側プロテクタ５１ｃの筒部５１ｔｃの周方向を覆う筒部６１ｔｃを有し、筒部６１ｔｃの先端寄り部位には、周方向において例えば８箇所の通気孔６７ｃが設けられ、外側プロテクタ６１ｃ先端の底部中央にも排出孔６９ｃが設けられている。
そして、内側プロテクタ５１ｃの筒部５１ｔｃの後端側が主体金具１１ｃの円筒部１２ｃの内側に収容されると共に、絶縁ホルダ４７の先端向き面４７ａと、主体金具１１ｃの後端向き面１８ａｃとの間に、内側プロテクタ５１ｃのフランジ部５１ｆｃが挟持され、内側プロテクタ５１ｃが主体金具１１ｃに固定されている。
一方、外側プロテクタ６１ｃは、内側プロテクタ５１ｃと間隔を開けて外嵌しつつ、主体金具１１ｃの円筒部１２ｃに自身の後端部が外嵌されて溶接されている。
【００３８】
次に、図８及び図９に、第２の発明の要点を示す。
図８の発明において、主体金具１１ｃの後端向き面１８ａｃに、後端に突出する突出部１８ｐが形成されている。そして、主体金具１１ｃの挿通孔１８ｃの内側には、絶縁性セラミック（例えばアルミナ）からなり、概略短円筒状に形成された絶縁ホルダ４７が配置されている。図９に示すように、絶縁ホルダ４７の先端の外周側は、先端に向かって先細りのテーパ状に形成された先端向き面４７ａを形成している。そして、後述するように、先端向き面４７ａと、主体金具１１ｃの後端向き面１８ａｃとの間に、内側プロテクタ５１ｃのフランジ部５１ｆｃを挟持した状態で、絶縁ホルダ４７が主体金具１１ｃの後端向き面１８ａｃに係合しつつ主体金具１１ｃ内に位置決めされ、かつ隙間嵌めされている。
センサ素子２１ｃは、絶縁ホルダ４７の中心孔４７ｈに通され、センサ素子２１ｃの突起部２７が絶縁ホルダ４７の後端向き面４７ｂに係止されている。そして、センサ素子２１ｃの先端を絶縁ホルダ４７の先端向き面４７ａ及び主体金具１１ｃの先端１２ａｃよりも先方に突出させている。
【００３９】
内側プロテクタ５１ｃのフランジ部５１ｆｃには、径方向外側に開口するコ字状の切欠き５１ｊ３が形成されている。一方、絶縁ホルダ４７の先端向き面４７ａには凹部４７ｅが形成されている。そして、内側プロテクタ５１ｃの筒部５１ｔｃを主体金具１１ｃの後端側に挿入し、主体金具１１ｃの後端向き面１８ａｃにフランジ部５１ｆｃを係止させ、さらに絶縁ホルダ４７を主体金具１１ｃの後端側に挿入すると、切欠き５１ｊ３及び凹部４７ｅが主体金具１１の突出部１８ｐに嵌合されつつ、絶縁ホルダ４７と主体金具１１ｃとの間にフランジ部５１ｆｃが挟持される。
ここで、本例においてはセンサ素子２１ｃが円筒状であるため、絶縁ホルダ４７とセンサ素子２１ｃとの径方向の相対的な位置を規制しないと、絶縁ホルダ４７内でセンサ素子２１ｃが周方向に任意に回転した状態で取り付けられてしまい、内側プロテクタ５１ｃと絶縁ホルダ４７との位置関係を規定しても無駄となる可能性が高い。そこで、絶縁ホルダ４７の後端向き面４７ｂに後端側へ突出する凸部４７ｐが形成され、センサ素子２１ｃの突起部２７の先端向き面２７ａには、凸部４７ｐと係合する凹部２７ｅが形成されている。
【００４０】
そして、凸部４７ｐに凹部２７ｅを係合させた状態で、絶縁ホルダ４７と主体金具１１ｃとの間にフランジ部５１ｆｃを挟持させる。
このように、フランジ部５１ｆｃの切欠き５１ｊ３と、絶縁ホルダ４７の凹部４７ｅとが、主体金具１１ｃの突出部１８ｐと嵌合することで、内側プロテクタ５１ｃのガス流通孔（通気孔５６）と、絶縁ホルダ４７に固定されたセンサ素子２１ｃの外側電極２１ｓとの位置の関係が特定の関係に規定される。このため、第２の発明においても、ガス流通孔を介して外側電極２１ｓに流通する被検出ガスの流れが最適化されてガス検出の応答性が向上する。又、切欠き５１ｊ３と、凹部４７ｅと、突出部１８ｐとの嵌合のみにより、内側プロテクタ５１ｃとセンサ素子２１ｃとの周方向における位置の関係を特定の関係にできるため、機械的に低コストで調整して組み付けることができる。
【００４１】
また、このガスセンサ１ｃによれば、絶縁ホルダ４７が主体金具１１ｃに係合すると共に、絶縁ホルダ４７に設けた凸部４７ｐと突起部２７に設けた凹部２７ｅとを嵌合することにより、絶縁ホルダ４７と、突起部２７を備えるセンサ素子１ｃと有するセンサ構造体においても、プロテクタ５１ｃのガス流通孔と、センサ素子２１の外側電極２１ｓとの周方向における位置の関係を特定の関係に規定することができる。
【００４２】
なお、ガスセンサ１ｃにおいては、外側電極２１ｓを主体金具１１ｃと絶縁するために絶縁ホルダ４７を用いたが、外側電極２１ｓを主体金具１１ｃと電気的にアース接続してよい簡易型のセンサ（例えば二輪車用酸素センサ）の場合には、絶縁ホルダ４７を用いずに、センサ素子２１ｃの突起部２７を内側プロテクタ５１ｃのフランジ部５１ｆｃに直接係止させてもよい。この場合には、突起部２７が特許請求の範囲の「膨出部」に相当することになる。又、この場合、センサ素子２１ｃが、特許請求の範囲の「センサ素子構造体」に相当する。
【００４３】
本発明のガスセンサは、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜にその構造、構成を設計変更して具体化できる。
例えば、本発明の第１の発明の実施形態では、フランジ部５１ｆに凸部５１ｊを形成すると共に、セ
ミックホルダ３０に凹部３０ｅを形成し、凸部５１ｊと凹部３０ｅとを嵌合させていたが、これに限られず、フランジ部５１ｆに後端向き面５１ａから先端側に向かって窪む凹部を形成すると共に、セラミックホルダ３０の先端向き面３０ａから先端側に向かって突出する凸部を形成し、この凹部と凸部とを嵌合させても良い。また、フランジ部５１ｆに凸部及び凹部を形成すると共に、セラミックホルダ３０に凹部及び凸部を形成し、この複数の凹部と凸部とをそれぞれ嵌合させても良い。
また、本発明の第１の発明の実施形態の変形例では、フランジ部５１ｆ２に貫通孔５１ｊ２を形成すると共に、セラミックホルダ３０Ｂに凸部３０ｅ２を形成し、貫通孔５１ｊ２と凸部３０ｅ２とを嵌合させていたが、これに限られず、フランジ部５１ｆ２に、フランジ部５１ｆ２の一部を切り欠く切欠き（例えば、第２の発明の実施形態の切欠き５１ｊ３の形態）を形成し、この切欠きとセラミックホルダ３０Ｂの凸部３０ｅ２とを嵌合させても良い。
また、本発明の第１の発明の実施形態及び変形例では、フランジ部とセラミックホルダにはそれぞれ１つずつの規制部及び嵌合部を設けていたが、これに限られず、複数の規制部及び嵌合部を設けても良い。
また、本発明の第２の発明の実施形態では、絶縁ホルダ４７に凸部４７ｐを形成すると共に、突起部２７の凹部２７ｅを形成し、凸部４７ｐと凹部２７ｅとを嵌合させていたが、これに限られず、絶縁ホルダ４７の後端向き面４７ｂに先端側に向かって窪む凹部を形成すると共に、突起部２７の先端向き面２７ａから先端側に向かって突出する凸部を形成し、この凹部と凸部とを嵌合させても良い。
また、本発明の第２の発明の実施形態では、内側プロテクタ５１ｃのフランジ部５１ｆｃに切欠き５１ｊ３を形成したが、これに限られず、フランジ部５１ｆｃに軸線方向に貫通する貫通孔を設けても良い。
また、本発明の第２の発明の実施形態では、主体金具に設けた凸部、フランジ部に設けた切欠き、及びセラミックホルダに設けた凹部はそれぞれ１つずつであったが、これに限られず、複数の凸部、切り欠き、及び凹部を設けても良い。
【００４４】
また、本発明の第１の発明の実施形態及び変形例では、センサ構造体として、板型のセンサ素子２１とセラミックホルダ３０とを用いていたが、これに限られず、本発明の第２の発明の実施形態にて説明した筒型のセンサ素子２１ｃと絶縁ホルダ４７とを用いても良いし、筒型のセンサ素子２１ｃのみを用いても良い。
さらに、本発明の第２の発明の実施形態では、センサ構造体として、筒型のセンサ素子２１ｃと絶縁ホルダ４７とを用いていたが、これに限られず、本発明の第１の発明の実施形態にて説明した板型のセンサ素子２１とセラミックホルダ３０とを用いても良い。
また、本発明の第１の発明の実施形態及び変形例では、板状のセンサ素子を、横断面が長方形（矩形）の帯板状のものとしたが、本発明のガスセンサに使用される板状のセンサ素子は、横断面が正方形のものであっても、それ以外のものであってもよい。さらに、上記においては全領域空燃比ガスセンサ及び酸素センサにおいて具体化したが、本発明に係るガスセンサは、その他のガスセンサにおいても具体化できる。
【符号の説明】
【００４５】
１、１Ｂ、１ｃ  ガスセンサ
１１，１１ｃ  主体金具
１８、１８ｃ  主体金具の挿通孔
１８ａ、１８ａｃ  主体金具の後端向き面
１８ｐ  主体金具の突出部
２１、３０、２１ｃ、４７  センサ素子構造体
２２  検出部
２７  突起部
２７ａ  突起部の先端向き面
３０、４７  膨出部
３０ａ、４７ａ  膨出部の先端向き面
３０ｅ、３０ｅ２  嵌合部（凹部、凸部）
５１、５１Ｂ、５１ｃ  プロテクタ（内側プロテクタ）
５１ｆ、５１ｆ２、５１ｆｃ  フランジ部
５１ｔ、５１ｔ２、５１ｔｃ  筒部
５１ｊ、５１ｊ２、５１ｊ３  規制部（凸部、貫通孔、切欠き）
２７ｅ、４７ｅ  凹部
４７ｐ  凸部
５６、５６Ｂ、５６ｃ  ガス流通孔
Ｏ  軸線
【図１】
2015135252.tif 000003
【図２】
2015135252.tif 000004
【図３】
2015135252.tif 000005
【図４】
2015135252.tif 000006
【図５】
2015135252.tif 000007
【図６】
2015135252.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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