(57)【要約】【課題】ガスセンサとセンサキャップとの接続完了をクリック感で明瞭に知ることができ、両者が外れ難くシールが確実なガスセンサユニットを提供する。【解決手段】ガス検出素子２２と、ガス検出素子の周囲を取り囲み、凹部２５ｅを有する筒状のケーシング２３，２５と、出力端子３５と、を備えたガスセンサ２１；及び側壁７５２ｂを有すると共に内部空間７５２ｈを有する筒状のキャップ本体７５２ａ、７５２ｂと、側壁のうち凹部に対応する位置に設けられた貫通孔７５２ｅと、貫通孔に配置されると共に、凹部に係合してセンサキャップ７００をガスセンサに固定する弾性部材７５７と、を有するセンサキャップ；を備え、センサキャップをガスセンサの後端側から組み付けてなるガスセンサユニット６００であって、ケーシングの外面とキャップ本体の内面との間をシールするシール材７５５を備え、ケーシングの外面の直径Ｄ２は、弾性部材の最小内径Ｄ１より小さい。【選択図】図６
2012149960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に向かって延びて先端部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み、自身の外面に径方向内側に窪む凹部を有する筒状のケーシングと、前記ガス検出素子より後端側に配置されて前記ガス検出素子のセンサ出力を電気的に取り出す出力端子と、
を備えたガスセンサ；及び
前記ガスセンサに組み付けられるセンサキャップであって、
前記凹部を跨ぐようにして軸線方向に伸びる側壁を有すると共に、前記出力端子を収容する内部空間を有する筒状のキャップ本体と、
前記側壁のうち、前記凹部に対応する位置に設けられた貫通孔と、
前記貫通孔に配置されると共に、前記凹部に係合して当該センサキャップを前記ガスセンサに固定する弾性部材と、を有する
センサキャップ；を備え、
前記センサキャップの貫通孔の外側から前記弾性部材を外嵌した状態で、当該センサキャップを前記ガスセンサの後端側から組み付けることによって、前記凹部に前記弾性部材を係合させてなるガスセンサユニットであって、
前記貫通孔より後端側で前記内部空間に臨みつつ、前記ケーシングの外面と前記キャップ本体の内面との間をシールするシール材を備え、
前記シール材と接する位置の前記ケーシングの外面の直径は、前記弾性部材の最小内径より小さいガスセンサユニット。
【請求項２】
前記センサキャップは前記内部空間に臨みつつ前記出力端子と電気的に接続されるキャップ端子を有し、
前記出力端子は後端側に付勢されつつ前記ケーシングの後端から突出し、前記キャップ端子に押圧された状態で該キャップ端子に接している請求項１記載のガスセンサユニット。
【請求項３】
前記弾性部材は、前記凹部に係合する３個以上の縮径部を有し、該縮径部に対応する位置に前記貫通孔が設けられている請求項１又は２記載のガスセンサユニット。
【請求項４】
前記貫通孔の周囲の前記センサキャップの外径は、前記弾性部材の外径より大きい請求項１〜３のいずれかに記載のガスセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検出素子を有するガスセンサと、これに装着されガスセンサの出力を外部に伝えるセンサキャップとを組み合わせたガスセンサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、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、例えば、酸素イオン導電性を有する固体電解質体からなるガス検出素子を有するものが挙げられる。ガスセンサは、内燃機関の排気管やエンジンヘッド等の取付け対象体に取付けられ、ガス検出素子先端側に配された１対の電極にて排気ガス中の特定ガス（例えば酸素）の濃度を検知する。
【０００３】
一般に、このようなガスセンサにおいては、ガス検出素子が検出ガス濃度に応じた電圧又は電流を出力し、この出力はガス検出素子に接続されたリード線から外部に取り出される。
そこで、ガスセンサの後端に着脱可能にセンサキャップを取り付け、センサキャップからセンサ出力を外部に取り出すガスセンサユニットが開発されている（特許文献１参照）。このガスセンサユニットにおいては、ガスセンサの後端側に筒状の端子部材を設け、センサキャップ側には端子部材に挿入される筒状のキャップ端子を設けて両者を電気的に接続している。
又、外部にセンサ出力を取り出すための外部コネクタ（第２コネクタ）を、略Ｕ字状の弾性変形可能な押えピンによってセンサ本体に取り付ける技術が開発されている（特許文献２参照）。この技術においては、押えピンがセンサ本体側のコネクタ（第１コネクタ）に外嵌されており、外部コネクタをコネクタに挿入した際に外部コネクタが押えピンを拡開しつつ嵌入され、外部コネクタの係止部に相当する深さで押えピンが元に戻って外部コネクタを係止するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−６３３３０号公報
【特許文献２】特開２００２−３４０８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１記載のガスセンサユニットの場合、センサキャップの着脱を繰り返すと、キャップ端子が端子部材に繰り返して挿抜されるため、その引き抜き強度が徐々に低下することがある。又、特許文献１記載のガスセンサユニットの場合、キャップ端子に縮径部を設け、端子部材に内側に向かって延びる切り起し部を設けており、所定の挿入深さで両者が係合するとクリック感が生じ、キャップ端子の挿入完了を知ることができる。しかしながら、キャップ端子は上記した挿入部分の外側にも円筒状の縁部を有しており、センサキャップの着脱の際、この縁部がガスセンサ後端側のセラミック包囲体と摩擦して抵抗感を与えるため、クリック感が明瞭に得られないことがある。
又、上記した特許文献２記載のセンサの場合、外部コネクタの先端の突条をコネクタの後端向き面に配置されたシール部材に押し込んで、外部コネクタとコネクタ間をシールしている。この場合、外部コネクタをコネクタに挿入すると上記突条が押えピンに当たって突条に傷が付き、シール部材と突状とのシール性が低下するおそれがある。そして、シール性が低下すると、外部コネクタとコネクタとの間に水等が侵入して端子に到達することで、センサに短絡等の不具合が発生するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、ガスセンサとセンサキャップとを組み合わせたガスセンサユニットにおいて、ガスセンサとセンサキャップとの接続完了をクリック感で明瞭に知ることができると共にガスセンサとセンサキャップとが外れ難く、ガスセンサとセンサキャップとのシールを確実に行えるガスセンサユニットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のガスセンサユニットは、軸線方向に向かって延びて先端部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み、自身の外面に径方向内側に窪む凹部を有する筒状のケーシングと、前記ガス検出素子より後端側に配置されて前記ガス検出素子のセンサ出力を電気的に取り出す出力端子と、を備えたガスセンサ；及び前記ガスセンサに組み付けられるセンサキャップであって、前記凹部を跨ぐようにして軸線方向に伸びる側壁を有すると共に、前記出力端子を収容する内部空間を有する筒状のキャップ本体と、前記側壁のうち、前記凹部に対応する位置に設けられた貫通孔と、前記貫通孔に配置されると共に、前記凹部に係合して当該センサキャップを前記ガスセンサに固定する弾性部材と、を有するセンサキャップ；を備え、前記センサキャップの貫通孔の外側から前記弾性部材を外嵌した状態で、当該センサキャップを前記ガスセンサの後端側から組み付けることによって、前記凹部に前記弾性部材を係合させてなるガスセンサユニットであって、前記貫通孔より後端側で前記内部空間に臨みつつ、前記ケーシングの外面と前記キャップ本体の内面との間をシールするシール材を備え、前記シール材と接する位置の前記ケーシングの外面の直径は、前記弾性部材の最小内径より小さい。
【０００８】
このようなガスセンサユニットによれば、センサキャップをガスセンサの後端側から組み付けると、弾性部材が貫通孔を介してケーシングの凹部に嵌入された際、係合部材が音を発したり衝撃が発生したりするので、ガスセンサとセンサキャップとの接続完了をクリック感で明瞭に知ることができる。又、弾性部材の一部がケーシングの凹部にしっかりと嵌入した状態で、センサキャップがガスセンサに固定されるので、ガスセンサとセンサキャップとが外れ難い。
さらに、シール材と接する位置のケーシングの外面の直径が弾性部材の最小内径より小さいと共に、シール材は貫通孔（つまり、弾性部材の一部が内部空間側へ突出する位置）より後端側に配置されている。このため、センサキャップにガスセンサを組み付けた際、弾性部材の最小内径より小径のケーシング外面に弾性部材が当接することがなく、ケーシング外面に傷が付くことが防止され、シール材とケーシング外面とのシール性が低下することを防止できるため、外部から内部空間への水等の侵入を抑制し、内部空間に収容された出力端子が短絡する事を抑制できる。さらに、シール材の内径も弾性部材の最小内径より小径であるので、比較的小さいシール材を用いることができ、Ｏリング等の高価なシール材のコストが低下する。
【０００９】
前記センサキャップは前記内部空間に臨みつつ前記出力端子と電気的に接続されるキャップ端子を有し、前記出力端子は後端側に付勢されつつ前記ケーシングの後端から突出し、前記キャップ端子に押圧された状態で該キャップ端子に接しているとよい。
このようなガスセンサによれば、キャップ端子で押圧されたセンサ側出力端子が反発力によってキャップ端子側に付勢されるので、センサ側出力端子とキャップ端子とが電気的に確実に接続され、両者の接触信頼性を高めることができる。
【００１０】
前記弾性部材は、前記凹部に係合する３個以上の縮径部を有し、該縮径部に対応する位置に前記貫通孔が設けられているとよい。
このようなガスセンサユニットによれば、ガスセンサが径方向の３箇所以上でセンサキャップに支持されるので、両者の取り付け後に径方向に両者が互いにずれることがより少なくなる。
【００１１】
前記貫通孔の周囲の前記センサキャップの外径は、前記弾性部材の外径より大きいとよい。
このようなガスセンサユニットによれば、弾性部材がセンサキャップの外部にはみ出すことがなく、係合部材が外部からの衝撃を受けて損傷したり脱落するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ガスセンサとセンサキャップとを組み合わせたガスセンサユニットにおいて、ガスセンサとセンサキャップとの接続完了をクリック感で明瞭に知ることができると共にガスセンサとセンサキャップとが外れ難く、ガスセンサとセンサキャップとのシールを確実に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態にかかるガスセンサユニットが有するガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。
【図２】カバーを取り付ける前後のガス検出素子後端近傍の斜視図である。
【図３】センサキャップの軸線方向に沿う断面図である。
【図４】係合部材の平面図である。
【図５】センサキャップの斜視図である。
【図６】ガスセンサにセンサキャップを装着してなるガスセンサユニットの軸線方向に沿う断面図である。
【図７】係合部材の変形例を示す平面図である。
【図８】係合部材の別の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかるガスセンサユニットが有するガスセンサ２１の軸線Ｏ方向に沿う断面図である。ガスセンサ２１は排気ガス中の酸素濃度を計測する酸素センサであり、ヒータを有さず、エンジンヘッドに取り付けられて排気ガスからの受熱で活性温度まで昇温させられて使用される。
ガスセンサ２１は、ガス検出素子２２、カバー２３、端子部材２４、主体金具２５、出力端子３５、弾性体（コイルスプリング）３８及びプロテクタ４０を備える。なお、以下の説明では、軸線Ｏに沿う方向のうち、センサキャップの取り付けられる側を後端側とし、この逆側を先端側として説明する。
【００１５】
ガス検出素子２２は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなり、先端部２２ａが閉塞されつつ後端に開口２２ｈを有する有底であり、軸線Ｏ方向に延びる円筒状を有している。又、ガス検出素子２２の軸線Ｏ方向のほぼ中央に鍔状の突出部２２ｂが径方向外側に向かって形成され、突出部２２ｂの先端向き面は先端に向かって縮径するテーパ形状になっている。
このガス検出素子２２の先端部２２ａには、外周面に外側電極２８が形成されている。この外側電極２８は、ＰｔあるいはＰｔ合金を多孔質に形成したものである。この外側電極２８は、突出部２２ｂの先端側面まで設けられており、後述するように主体金具２５の内周受け部２５ａに、プロテクタ４０の後端縁を介して電気的に接続される。このため外側電極２８の電位は、主体金具２５から取り出すことができる。つまり、外側電極２８は主体金具に対して電気的にアース（接地）した状態とされている。一方、ガス検出素子２２の内周面にも、内側電極２９が形成されている。この内側電極２９も、ＰｔあるいはＰｔ合金を多孔質に形成したものである。
ガス検出素子２２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が含有されていても良い。
【００１６】
主体金具２５は金属（具体的には、ＳＵＳ４３０，Ｓ１７Ｃ，Ｓ２５Ｃ等）からなり、円筒状に形成されている。この主体金具２５には、ガス検出素子２２の突出部２２ｂを支持するための内周受け部２５ａであって、先端側（図１中、下方）に向かって縮径するテーパ形状の内周受け部２５ａが、内周面から径方向内側に突出する形態で周設されている。
また、この主体金具２５の外側には、ガスセンサ２１を排気管（取付け対象体）に取付けるためのネジ部２５ｂが形成されており、このネジ部２５ｂの後端側（図１中、上方）には、ネジ部２５ｂを排気管に螺挿するための取付工具を係合させる鍔部（六角部）２５ｃが周設されている。鍔部２５ｃは、主体金具２５の他の外面より径方向外側に突出している。鍔部２５ｃの先端向き面には、ガスセンサ２１を排気管に取付けた際のシールを行うための環状のガスケット２７が嵌められている。
さらに、この主体金具２５の鍔部２５ｃより後端の外側面には、後述するセンサキャップ７００を固定するための径方向内側に窪む凹部２５ｅが周方向に連続して設けられている。
【００１７】
主体金具２５の内側には、後述するガス検出素子２２の先端部２２ａを覆う円筒状のプロテクタ４０の後端側が収容され、プロテクタ４０の先端側は主体金具２５の先端より突出している。又、プロテクタ４０の後端縁４０ｆは径方向外側にテーパ状に拡径し、このテーパ部４０ｆをガス検出素子２２の突出部２２ｂの先端側面と、主体金具２５の内周受け部２５ａとで挟持させた状態でプロテクタ４０が固定されるようになっている。
プロテクタ４０は、金属製の有底筒体で、排気管内の排気をガスセンサ２１の内部に導入するための通気孔４０ａを先端（有底部）側に複数有している。そして、主体金具２５の先端より突出したガス検出素子２２の先端部２２ａは、プロテクタ４０に取り囲まれつつ、通気孔４０ａを介して排気ガス（被測定ガス）に晒されて被測定ガス中の特定ガスの濃度を検知する。
【００１８】
ガス検出素子２２後端の開口２２ｈには、軸線Ｏに直交する断面が略Ｃ字形状の筒状の端子部材２４が挿入されている。又、端子部材２４の後端には、軸線Ｏに直交しつつ径方向外側に向かう花びら状に形成された止め部２４ａが設けられている（図２参照）。そして、止め部２４ａがガス検出素子２２の後端面２２ｅに当接するまで端子部材２４を押しこむことで、端子部材２４が内側電極２９に電気的に接続されつつ、ガス検出素子２２に固定される。端子部材２４を筒状に成形しているので、後述するセンサキャップ７００の内部空間７５２ｈ（図３、図５参照）に取り込まれた基準ガス（外気）を、ガス検出素子２２の内側（内側電極２９）まで導入することができる。
端子部材２４は、例えばインコネル（英インコネル社、商標名）からなり、所定形状の単一の金属板を用いて、プレス加工によって一体成形で形成することができる。このため、形成容易で、低コストである。
【００１９】
カバー２３は、絶縁性セラミック（具体的には、アルミナ等）からなり、自身の後端面２３ｂに貫通孔２３ｈを有する円筒状に形成されている。このカバー２３は、そのうちの肉厚とされた先端側部分２３ａが、ガス検出素子２２のうち、突出部２２ｂよりも後端側の部分の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３０と共に、ガス検出素子２２と主体金具２５との間に介在するように保持されている。
なお、この実施形態では、主体金具２５より後端側の位置で、カバー２３がガスセンサ２１の最も径方向外側にあり、カバー２３と主体金具２５とが特許請求の範囲の「ケーシング」に相当する。従って、カバー２３の外径Ｄ２が、特許請求の範囲の「シール材と接する位置の前記ケーシングの外面の直径」に相当する。又、カバー２３は、後述するシール材（Ｏリング）７５５と接する。
【００２０】
カバー２３の内側には、出力端子３５が収容されている。出力端子３５は、貫通孔２３ｈより大径のフランジ部３５ａと、貫通孔２３ｈより小径でフランジ部３５ａの後端に延びる円筒状の突部３５ｂと、突部３５ｂの後端に設けられた導電性で半球状の接触部３５ｅとを有し、全体としてハット状に形成されている。なお、第１の実施形態では、出力端子３５は、金属板を用いたプレス加工によって一体成形で形成され、全体が導電性を有している。
【００２１】
ここで、出力端子３５において、フランジ部３５ａがカバー２３の内側に収容されてガス検出素子２２の開口２２ｈを覆いつつ、貫通孔２３ｈの内側に突部３５ｂが配置されている。そして、ガス検出素子２２後端の止め部２４ａとフランジ部３５ａとの間には、軸線方向Ｏに伸縮するコイルスプリング３８が配置され、出力端子３５がコイルスプリング３８の弾性力によって後端側に付勢されている。この弾性力により、出力端子３５が軸線方向Ｏに進退可能である。そして、センサキャップ７００をカバー２３に取り付けない状態では、フランジ部３５ａが後端面２３ｂの先端向き面に当接しつつ、接触部３５ｅがカバー２３の後端面２３ｂ（の後端向き面）より軸線方向Ｏに突出高さｈ１で後端側に突出している。
【００２２】
コイルスプリング３８は、フランジ部３５ａ及び止め部２４ａに接触し、内側電極２９から接触部３５ｅへの電気的接続が実現されている。これにより、出力端子３５は、ガス検出素子２２のセンサ出力を電気的に取り出すことができる。
なお、第１の実施形態では、カバー２３全体が絶縁材料から形成されているが、カバー２３と出力端子３５とが導通せずに絶縁が図られていればよく、カバー２３のうち出力端子３５と接する部分（貫通孔２３ｈの周縁）を絶縁材料から形成し、カバー２３の他の部分を金属製としてもよい。
【００２３】
図２は、カバー２３を取り付ける前のガス検出素子２２後端近傍の斜視図である。カバー２３を取り付ける前後の状態では、ガス検出素子２２後端の開口２２ｈに端子部材２４が挿入され、端子部材２４の後端の止め部２４ａがガス検出素子２２後端の後端面２２ｅに当接するまで端子部材２４が開口２２ｈに挿入されている（図２（ａ））。
そして、主体金具２５の加締め部２５ｄの内側にカバー２３を挿入し、後述するようにして加締めることで、カバー２３が取り付けられる（図２（ｂ））。
なお、図２（ａ）の状態は主体金具２５へカバー２３が挿入される前であるため、本来は加締め部２５ｄは形成されておらず主体金具２５の後端はストレートになっているはずだが、説明のため敢えて加締め部２５ｄを形成後の図で説明する。
【００２４】
このようなガスセンサ２１は、次のようにして製造することができる。まず、図１に示すように、主体金具２５の後端側からプロテクタ４０を主体金具２５内に挿入し、主体金具２５の内側にプロテクタ４０のテーパ部４０ｆを係止させる。次いで、外側電極２８及び内側電極２９が設けられたガス検出素子２２をプロテクタ４０の内部に挿入すると、プロテクタ４０のテーパ部４０ｆの後端向き面に、ガス検出素子２１の突出部２２ｂの先端側面（先端向き面）が当接する。この状態で、セラミック粉末３０を主体金具２５とガス検出素子２２との間隙部分に所定量充填する。さらに、端子部材２４をガス検出素子２２の内側に挿入した後、止め部２４ａにコイルスプリング３８を載置し、コイルスプリング３８の後端に出力端子３５を載置する。次いで、カバー２３を先端側部分２３ａがガス検出素子２２と主体金具２５との間に介在するよう、かつ貫通孔２３ｈの内側に突部３５ｂが位置するように挿入し、セラミック粉末３０に当接させる。次いで、カバー２３を先端側に向かって加圧し、その加圧状態下で、主体金具２５の加締め部２５ｄとカバー２３との間に加締めリング３２を介在させて加締め部２５ｄを加締める。このようにして、上記構成部品を一体に固定する。
【００２５】
次に、図３〜図５を参照してセンサキャップ７００について説明する。図３は、センサキャップ７００の軸線方向Ｏに沿う断面図であり、図４は、係合部材７５７の平面図である。又、図５は、センサキャップ７００の斜視図である。センサキャップ７００は、キャップ端子７５１、このキャップ端子７５１を被覆し保持する上部被覆部材７５２ａ、上部被覆部材７５２ａと接続される下部被覆部材７５２ｂ、リード線７５３、フィルタ部材７５４、略Ｃ字状の係合部材７５７、及びリード線シール部７５９を備えており、センサキャップ７００の内面には別途シール材（Ｏリング）７５５が配置されている。
なお、上部被覆部材７５２ａと下部被覆部材７５２ｂとが特許請求の範囲における「キャップ本体」に相当する。特に下部被覆部材７５２ｂの一部が、特許請求の範囲における「側壁」に相当する。また、係合部材７５７が特許請求の範囲における「弾性部材」に相当する。
【００２６】
キャップ端子７５１（図３及び図５参照）は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ等）からなり、略矩形の平板状をなし、自身の基端部にリード線７５３が加締め固定されている。リード線７５３は、芯線のほか、被覆材を有している。リード線７５３を通じて、ガスセンサ２１のガス検出素子２２の内側電極２９からの出力信号を、外部装置（例えば、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ））に送信することが可能となる。
【００２７】
上部被覆部材７５２ａ及び下部被覆部材７５２ｂは樹脂を成形してなり、それぞれ略円筒状になっている。上部被覆部材７５２ａ及び下部被覆部材７５２ｂは樹脂の他、ゴム、セラミックを用いて形成してもよい。
上部被覆部材７５２ａは先端側が開口しつつ後端面を有し、カバー２３を収容する内部空間７５２ｈを有している。上部被覆部材７５２ａの先端縁の内面は環状に凹み、ここにＯリング７５５が配置されている。又、上部被覆部材７５２ａの先端側の一側面は径方向に突出してリード線包囲部７５３ｐを形成している。リード線包囲部７５３ｐには径方向に延びる挿通孔７５３ｈが開口し、挿通孔７５３ｈは内部空間７５２ｈに連通している。そして、挿通孔７５３ｈからリード線７５３付きのキャップ端子７５１を挿入してキャップ端子７５１の先端向き面が内部空間７５２ｈに臨むように配置する。このときキャップ端子７５１の先端向き面が出力端子３５の接触部３５ｅに接するようになっている（図６参照）。また、リード線シール部７５９を挿通孔７５３ｈの内部に配置して挿通孔７５３ｈをシールする。
【００２８】
一方、リード線包囲部７５３ｐと径方向反対側の部分が径方向に突出してフィルタ包囲部７５４ｐを形成している。フィルタ包囲部７５４ｐには径方向に延びる挿通孔７５４ｈが開口し、挿通孔７５４ｈは小孔を介して内部空間７５２ｈに連通している。そして、挿通孔７５４ｈを塞ぐようにフィルタ部材７５４が配置されている。フィルタ部材７５４は、微細気孔が連続する連続多孔質構造のＰＴＦＥからなり、挿通孔７５４ｈ内壁の環状突出部（図示せず）をフィルタ部材７５４の外周面に密着させて、フィルタ部材７５４を保持している。
なお、フィルタ部材７５４は、液体（水）は透過しないが、空気及び水蒸気を透過する。
【００２９】
下部被覆部材７５２ｂは、先端側が周囲より拡径する裾部７５２ｆを有する円筒状をなし、円筒部の内側が上部被覆部材７５２ａと同径の内部空間７５２ｈとなっている。この裾部７５２ｆには、径方向に対向する２箇所に係合部材取付け孔７５２ｅがスリット状に開口すると共に、係合部材取付け孔７５２ｅに周方向に沿うようにして、裾部７５２ｆの外周部分に溝が形成されている。なお、係合部取り付け孔７５２ｅが、特許請求の範囲の「貫通孔」に相当する。
そして、図４に示す略Ｃ字状で弾性変形可能な係合部材（線バネ）７５７を、裾部７５２ｆの外周溝に嵌合する。係合部材７５７は一部が開口した円環状であり、さらに径方向に対向する２箇所の位置で縮径される縮径部７５７ｓを有し、縮径部７５７ｓの間隔（直径）Ｄ１は内部空間７５２ｈの直径より小さい。従って、縮径部７５７ｓの位置を係合部材取付け孔７５２ｅに合わせると、縮径部７５７ｓが係合部材取付け孔７５２ｅから内部空間７５２ｈ側へ突出するようになっている（図５参照）。なお、間隔Ｄ１が、特許請求の範囲の「弾性部材の最小内径」に相当する。又、係合部材７５７は径方向に弾性変形して、拡径及び縮径する。
【００３０】
以上述べた上部被覆部材７５２ａと下部被覆部材７５２ｂとを軸線方向Ｏに同心に重ね、下部被覆部材７５２ｂの爪部７５２ｘを上部被覆部材７５２ａの側孔（図示せず）に係止することにより、上部被覆部材７５２ａと下部被覆部材７５２ｂとを一体に接続し、センサキャップ７００が完成する。
ここで、Ｏリング７５５は、係合部材取付け孔７５２ｅより後端側に配置されて内部空間７５２ｈに臨み（図５参照）、ガスセンサ２１を収容した際にカバー２３の外面に接してガスセンサ２１とセンサキャップ７００とのシールを行う（図６参照）。そのため、Ｏリング７５５の内径Ｄ３は、カバー２３の外径Ｄ２よりやや小さい。
【００３１】
そして、図６に示すように、センサキャップ７００の内部空間７５２ｈ（図５参照）に、ガスセンサ２１後端のカバー２３（図２（ｂ）参照）を収容すると、主体金具２５の側面が係合部材７５７の縮径部７５７ｓに当接して縮径部７５７ｓを拡径しつつ、センサキャップ７００内にカバー２３が挿入される。そして、センサキャップ７００の裾部７５２ｆの先端が主体金具２５の鍔部２５ｃ後端に当接した状態で位置決めがされる。このとき、縮径部７５７ｓの軸線方向Ｏの位置が主体金具２５の凹部２５ｅの位置に一致し、弾性力で縮径部７５７ｓが元の間隔Ｄ１に縮径して凹部２５ｅに嵌入する。これにより、センサキャップ７００がガスセンサ２１に固定され、ガスセンサユニット６００が構成される。又、センサキャップ７００をガスセンサ２１に固定すると、カバー２３の外面にＯリング７５５の内面が密着してシールする。
【００３２】
このように、センサキャップ７００（の内部空間７５２ｈ）に、ガスセンサ２１後端のカバー２３を収容すると、所定位置で縮径部７５７ｓが元の間隔Ｄ１に縮径して凹部２５ｅに嵌入するが、このとき、係合部材７５７が音を発したり衝撃が発生するので、ガスセンサ２１とセンサキャップ７００との接続完了をクリック感で明瞭に知ることができる。
又、係合部材７５７の一部（縮径部７５７ｓ）が主体金具２５の凹部２５ｅにしっかりと嵌入した状態で、センサキャップ７００がガスセンサ２１に固定されているので、ガスセンサ２１とセンサキャップ７００とが外れ難い。
さらに、カバー２３の外径Ｄ２が縮径部７５７ｓの間隔Ｄ１より小さくなるように設定されると共に、Ｏリング７５５は係合部材取付け孔７５２ｅ（つまり、縮径部７５７ｓが内部空間７５２ｈ側へ突出する位置）より後端側に配置されている。このため、センサキャップ７００の内部空間７５２ｈにカバー２３を収容した際、間隔Ｄ１より小径のカバー２３の外面に縮径部７５７ｓが当接することがなく、カバー２３の外面に傷が付くことが防止され、Ｏリング７５５とカバー２３とのシール性が低下することを防止できる。さらに、Ｏリング７５５の内径Ｄ３が間隔Ｄ１より小径であるので、比較的小さいＯリング７５５を用いることができ、Ｏリング７５５のコストが低下する。なおＯリング７５５の内径Ｄ３はカバー２３の外径Ｄ２よりも若干小さくなるよう形成されている。そのため、センサキャップ７００とガスセンサ２１とが組み付けられた際には必ずＯリング７５５は引き伸ばされた状態となり、カバー２３の外面に密着するような寸法とされている。
【００３３】
これに対し、Ｄ２≧Ｄ１とすると、センサキャップ７００の内部空間７５２ｈにカバー２３を収容した際、カバー２３の外面に縮径部７５７ｓが当接してカバー２３の外面に傷が付き易く、Ｏリング７５５とカバー２３とのシール性が低下する。
又、Ｏリング７５５を係合部材取付け孔７５２ｅより先端側に配置した場合、高温になり易い主体金具２５にＯリング７５５が近接して熱影響を受け易い。さらに、Ｏリング７５５と接する位置のガスセンサの外面に傷が付くのを防止するためには、Ｏリング７５５の内径Ｄ３が間隔Ｄ１より大径であるような大きなＯリング７５５とする必要があるため、コストアップにつながる。
【００３４】
なお、図３に示すように、この実施形態において、係合部材取付け孔７５２ｅの周囲のセンサキャップ７００（裾部７５２ｆ）の外径Ｄ５は、係合部材７５７の外径Ｄ４より大きい。このようにすると、係合部材７５７がセンサキャップ７００の外部にはみ出すことがなく、係合部材７５７が外部からの衝撃を受けて損傷したり脱落するのを防止することができる。
【００３５】
又、この実施形態において、センサキャップ７００がガスセンサ２１に固定された状態では、カバー２３の後端面２３ｂとキャップ端子７５１との軸線方向Ｏの距離ｈ２が突出高さｈ１より小さい。このため、接触部３５ｅ（出力端子３５）がキャップ端子７５１の先端向き面に押圧され、接触部３５ｅが突出高さｈ１より軸線方向Ｏに先端側（カバー２３の後端面２３ｂと距離ｈ２となる高さ）に位置する。
このとき、コイルスプリング３８が軸線方向Ｏに圧縮され、その反発力によって接触部３５ｅがキャップ端子７５１側に付勢されるので、接触部３５ｅとキャップ端子７５１とが電気的に確実に接続され、出力端子３５とキャップ端子７５１との接触信頼性を高めることができる。そして、上記したように、係合部材７５７の一部（縮径部７５７ｓ）が主体金具２５の凹部２５ｅにしっかりと嵌入した状態で、センサキャップ７００がガスセンサ２１に固定されているので、コイルスプリング３８の反発力でセンサキャップ７００がガスセンサ２１から外れることもない。
【００３６】
図７は、係合部材の変形例を示す。
図７（ａ）は、略Ｃ字状で弾性変形可能な係合部材（線バネ）８５７である。係合部材８５７は一部が開口した円環状であり、さらに径方向に対向する３箇所の位置で縮径される３個の縮径部８５７ｓを有している。そして、センサキャップ（図示せず）において、各縮径部８５７ｓに対応する位置に３個の係合部材取付け孔が設けられ、縮径部８５７ｓが係合部材取付け孔から内部空間７５２ｈ側へ突出するようになっている。
図７（ｂ）は、略Ｃ字状で弾性変形可能な係合部材（線バネ）９５７である。係合部材９５７は一部が開口した円環状であり、さらに径方向に対向する５箇所の位置で縮径される５個の縮径部９５７ｓを有している。そして、センサキャップ（図示せず）において、各縮径部９５７ｓに対応する位置に５個の係合部材取付け孔が設けられ、縮径部９５７ｓが係合部材取付け孔から内部空間７５２ｈ側へ突出するようになっている。
なお、各係合部材８５７、９５７の最小内径は、各縮径部８５７ｓ、９５７ｓの先端が接する最大円（図７の破線）の直径である。
【００３７】
図７に示すように、係合部材に３個以上の縮径部を設けると、ガスセンサ２１が径方向の３箇所以上でセンサキャップ７００に支持されるので、両者の取り付け後に径方向に両者が互いにずれることがより少なくなる。これに対し、縮径部が２箇所であると、径方向において縮径部を結ぶ直線に垂直な方向にずれが生じる場合がある。
【００３８】
図８は、係合部材１０５７の別の変形例を示す。係合部材１０５７は、弾性変形可能な樹脂により略八角形板状に形成され、中央が長円状に開口しつつ一辺が切り欠かれ、略Ｃ字状である。長円の短軸方向に対向する部分が縮径部１０５７ｓとなり、主体金具の凹部２５ｅに係合する。
【００３９】
なお、本発明は上記各実施の形態に限られず、各種の変形が可能なことは言うまでもない。例えば、係合部材の形状は、主体金具（の凹部）の外面形状に合わせて、例えば、コ字状、Ｃ字状、Ｕ字状等の一部が開口したリング形状にすることができる。又、シール材はＯリングに限られない。
【符号の説明】
【００４０】
２１    ガスセンサ
２２    ガス検出素子
２３    ケーシング（カバー）
２５    ケーシング（主体金具）
２５ｅ    凹部
３５    出力端子
６００    ガスセンサユニット
７００    センサキャップ
７５１    キャップ端子
７５２ａ    キャップ本体（上部被覆部材）
７５２ｂ    キャップ本体（下部被覆部材）
７５２ｂ  側壁（下部被覆部材の一部）
７５２ｅ    貫通孔（係合部材取付け孔）
７５２ｈ    内部空間
７５５    シール材
７５７、８５７、９５７、１０５７    弾性部材（係合部材）
７５７ｓ、８５７ｓ、９５７ｓ、１０５７ｓ    弾性部材の縮径部
Ｄ１    弾性部材の最小内径
Ｄ２    シール材と接する位置のケーシングの外面の直径
Ｄ４    弾性部材の外径
Ｄ５    貫通孔の周囲のセンサキャップの外径
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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