(57)【要約】【課題】コンパクトになると共に、センサ側出力端子とキャップ端子との接触信頼性を高めた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、ガス検出素子を保持すると共に、軸孔２３ｈを有する天井部２３ｂが後端部に形成されている筒状のケーシング２３，２５と、軸孔を挿通するセンサ側出力端子３５と、を備えたガスセンサ２１；及びガスセンサに取り付けられるキャップ本体７５２ａ、７５２ｂとキャップ端子７５１と、を有するセンサキャップ７００；を備えたガスセンサユニット６００であって、ケーシングの内部に配置される弾性体３８によって、センサ側出力端子が後端側に付勢されて軸線方向に進退可能であり、センサキャップをガスセンサに取り付けた状態では、センサ側出力端子がキャップ端子により先端側に向けて押圧されてセンサキャップをガスセンサに取り付けない状態におけるセンサ側出力端子の位置より先端側に移動する。【選択図】図６
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【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、自身の後端が開口するコップ状のガス検出素子と、
前記ガス検出素子を保持すると共に、軸孔を有する天井部が自身の後端部に形成されている筒状のケーシングと、
前記軸孔を挿通するように形成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センサ側出力端子と、を備えたガスセンサ；及び
前記ガスセンサに取り付けられるキャップ本体と、前記キャップ本体の内部空間に配置されて前記センサ側出力端子と電気的に接続されるキャップ端子と、を有するセンサキャップ；を備えたガスセンサユニットであって、
前記ケーシングの内部に配置される弾性体からの弾性力によって、前記センサ側出力端子が後端側に付勢されて前記軸線方向に進退可能であり、
前記センサキャップを前記ガスセンサに取り付けた状態では、前記センサ側出力端子が前記キャップ端子により先端側に向けて押圧されて前記センサキャップを前記ガスセンサに取り付けない状態における前記センサ側出力端子の位置より先端側に移動するガスセンサユニット。
【請求項２】
前記キャップ端子は、少なくとも前記センサ側出力端子との接触領域が径方向に延びる板状に形成されている請求項１記載のガスセンサユニット。
【請求項３】
前記弾性体は、前記センサ側出力端子とは別体であって、前記センサ側出力端子と前記ガス検出素子との間が介装されている請求項１又は２記載のガスセンサユニット。
【請求項４】
前記弾性体は、前記センサ側出力端子と一体である請求項１又は２記載のガスセンサユニット。
【請求項５】
前記センサ側出力端子は、前記軸孔を介してケーシングの内外を挿通する筒状部と、当該筒状部から径方向に突出し前記天井部の先端向き面と対向する対向面を有する環状のフランジ部とを有する請求項１〜４のいずれかに記載のガスセンサユニット。
【請求項６】
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、自身の後端が開口するコップ状のガス検出素子と、
前記ガス検出素子を保持すると共に、軸孔を有する天井部が自身の後端部に形成されている筒状のケーシングと、
前記軸孔を挿通するように形成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センサ側出力端子と、
を備えたガスセンサであって、
前記ケーシングの内部に配置される弾性体からの弾性力によって、前記センサ側出力端子が後端側に付勢されて前記軸線方向に進退可能であるガスセンサ。
【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、及びそれに用いるガスセンサに関する。
【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、ガス検出素子（酸素検出素子）の基端側をテーパ面とし、このテーパ面に電気端子部を設けて酸素検出素子の出力を取り出す一方、酸素検出素子の後端を覆う保護カバー内に接触子を設け、電気端子部に接触させた技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術では、接触子に接続されたリード線が保護カバーの外側に引き出されて酸素検出素子の出力を取り出すと共に、保護カバー内のコイルスプリングによって接触子が先端側に押圧され、電気端子部と接触子との接触信頼性を向上させている。
又、ガス検出素子の後端に電極端子とセラミック製のセパレータとを配し、さらに外部に引き出されるリード線が接続された端子部をセパレータ内に挿通し、電極端子と接続させる技術が開示されている（特許文献２参照）。この技術では、ガス検出素子を保持する主体金具とセパレータとの間にコイルバネを介装することで、セパレータを衝撃から保護して破損を防止している。
【０００４】
又、有底筒状のガス検出素子の後端開口に筒状のセンサ側出力端子を挿入し、さらにセンサ側出力端子をセラミック包囲体で包囲してガスセンサを構成し、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たガスセンサユニットが知られている（特許文献３参照）。このガスセンサユニットは、センサキャップ内のキャップ端子をガスセンサ側のセンサ側出力端子に挿入して両者を電気的に接続し、キャップ端子に接続されたリード線をセンサキャップの外側に引き出してガス検出素子の出力を取り出している。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２６０７３８号公報
【特許文献２】特開２００３−１９４７６４号公報
【特許文献３】特開２００９−６３３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１記載の酸素センサの場合、保護カバー内の接触子を酸素検出素子側へ向けて先端方向へ押圧する構成になっているため、これをガスセンサユニットのセンサキャップに適用しようとすると、センサキャップの構造が複雑になると共に、センサキャップの高さが高くなってガスセンサユニットが大型化するという問題がある。
又、上記した特許文献３記載のガスセンサユニットの場合、センサ側出力端子とキャップ端子がいずれも筒状であり、センサ側出力端子にキャップ端子を挿入して電気的接触を確保している。このため、キャップ端子の軸心がセンサ側出力端子の軸心とずれた状態で挿入されると、本来の接触圧力が得られ難く、両者の電気的接触が十分とならない場合がある。
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、全体の大きさをコンパクトにすると共に、センサ側出力端子とキャップ端子との接触信頼性を高めたガスセンサユニット、及びそれに用いる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】
【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、自身の後端が開口するコップ状のガス検出素子と、前記ガス検出素子を保持すると共に、軸孔を有する天井部が自身の後端部に形成されている筒状のケーシングと、前記軸孔を挿通するように形成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センサ側出力端子と、を備えたガスセンサ；及び前記ガスセンサに取り付けられるキャップ本体と、前記キャップ本体の内部空間に配置されて前記センサ側出力端子と電気的に接続されるキャップ端子と、を有するセンサキャップ；を備えたガスセンサユニットであって、前記ケーシングの内部に配置される弾性体からの弾性力によって、前記センサ側出力端子が後端側に付勢されて前記軸線方向に進退可能であり、前記センサキャップを前記ガスセンサに取り付けた状態では、前記センサ側出力端子が前記キャップ端子により先端側に向けて押圧されて前記センサキャップを前記ガスセンサに取り付けない状態における前記センサ側出力端子の位置より先端側に移動する。
【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に取り付けた状態で、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。
さらに、ガスセンサ側からセンサキャップに向かってセンサ側出力端子を付勢すればよいため、センサキャップ側に弾性体を配置する必要がなく、センサキャップの高さを低くしてガスセンサユニット全体をコンパクト化することができる。
【０００９】
前記キャップ端子は、少なくとも前記センサ側出力端子との接触領域が径方向に延びる板状に形成されていてもよい。
このようなガスセンサユニットによれば、センサキャップの所定の挿通孔からキャップ端子を挿入することができ、キャップ端子の組み付けを簡易に行うことができる。
【００１０】
前記弾性体は、前記センサ側出力端子とは別体であって前記センサ側出力端子と前記ガス検出素子との間に介装されていてもよいし、前記センサ側出力端子と一体であってもよい（センサ側出力端子の一部を形成していてもよい）。
このようなガスセンサユニットによれば、ガスセンサ側からセンサキャップに向かってセンサ側出力端子を容易に付勢することができる。
【００１１】
前記センサ側出力端子は、前記軸孔を介してケーシングの内外を挿通する筒状部と、当該筒状部から径方向に突出し前記天井部の先端向き面と対向する対向面を有する環状のフランジ部とを有してもよい。
フランジ部が天井部の先端向き面に係合するようにすれば、センサ側出力端子が後端側に付勢された際、センサ側出力端子がガスセンサから外れないように設計できる。又、軸孔より径大なフランジ部がコップ状のガス検出素子の内部を覆うので、軸孔からガス検出素子の内部に異物が侵入し難い。
【００１２】
本発明のガスセンサは、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、自身の後端が開口するコップ状のガス検出素子と、前記ガス検出素子を保持すると共に、軸孔を有する天井部が自身の後端部に形成されている筒状のケーシングと、前記軸孔を挿通するように形成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センサ側出力端子と、を備えたガスセンサであって、前記ケーシングの内部に配置される弾性体からの弾性力によって、前記センサ側出力端子が後端側に付勢されて前記軸線方向に進退可能である。
【発明の効果】
【００１３】
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、全体の大きさをコンパクトにすると共に、センサ側出力端子とキャップ端子との接触信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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】バネ部品の平面図である。
【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】本発明の第２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８】本発明の第３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９】本発明の第４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１０】本発明の第５の実施形態にかかるガスセンサユニットの軸線方向に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、センサ側出力端子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。
【００１６】
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。そのため、ガス検出素子の形状を、有底筒状又はコップ状と称する。
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。
【００１７】
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を固定するための溝部２５ｅが周方向に連続して設けられている。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、自身の天井部２３ｂに軸孔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、カバー２３と主体金具２５とを合わせたものが特許請求の範囲の「ケーシング」に相当する。又、本実施形態では、カバー２３と主体金具２５とが別体であるが、カバー２３と主体金具２５とを一体成型してケーシングを形成してもよい。
【００２１】
カバー２３の内側には、センサ側出力端子３５が収容されている。センサ側出力端子３５は、軸孔２３ｈより大径のフランジ部３５ａと、軸孔２３ｈより小径でフランジ部３５ａの後端に延びる円筒状の筒状部３５ｂと、筒状部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。フランジ部３５ａは筒状部３５ｂより径方向に突出している。又、接触部３５ｅは筒状部３５ｂの後端を閉じている。
なお、第１の実施形態では、センサ側出力端子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。
【００２２】
ここで、センサ側出力端子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、軸孔２３ｈの内側に筒状部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（特許請求の範囲の「弾性体」に相当）３８が配置され、センサ側出力端子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、センサ側出力端子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の後端向き面（特許請求の範囲の「対向面」に相当、図６参照）３５ａｘが天井部２３ｂの先端向き面２３ｂｘ（図６参照）に対向して接しつつ、接触部３５ｅがカバー２３の天井部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。
なお、センサキャップ７００をカバー２３に取り付けない状態で、フランジ部３５ａの対向面３５ａｘは天井部２３ｂの先端向き面２３ｂｘに必ずしも接している必要はなく、対向面３５ａｘと先端向き面２３ｂｘとが近接しつつ、両者の間に隙間が生じていてもよい。
【００２３】
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、センサ側出力端子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。
そして、カバー２３の内側に収容されたフランジ部３５ａがガス検出素子２２の開口２２ｈを覆っているため、ガスセンサ（ガス検出素子２２）後端の開口２２ｈに埃等の異物が侵入し難く、ガスセンサの動作不良やキャップ端子との電気的接触不良を防止することができる。但し、本発明においては、フランジ部３５ａは必須ではなく、センサ側出力端子３５ｈは少なくとも筒状部３５ｂ及び接触部３５ｅを有していればよい。
【００２４】
なお、第１の実施形態では、センサ側出力端子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ているが、例えば、接触部３５ｅを金属製とし、筒状部３５ｂ（及び必要に応じてフランジ部３５ａ）を樹脂からインサート成形して接触部３５ｅと一体化してもよい（図８参照）。
又、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、本発明においてはカバー２３とセンサ側出力端子３５とが導通せずに絶縁が図られていればよい。例えば、接触部３５ｅ及び筒状部３５ｂが導電性の場合、カバー２３のうち接触部３５ｅ及び筒状部３５ｂと接する部分（軸孔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。
【００２５】
図２は、カバー２３を取り付ける前後のガス検出素子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であるが、説明のため敢えて加締め部２５ｄを形成後の図で説明する。
【００２６】
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の後端にセンサ側出力端子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、かつ軸孔２３ｈの内側に筒状部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。
【００２７】
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、バネ部品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、シール材（Ｏリング）７５５、略Ｃ字状のバネ部品７５７、及びリード線シール部７５９を備えている。上部被覆部材７５２ａと下部被覆部材７５２ｂとが特許請求の範囲の「キャップ本体」に相当する。
【００２８】
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。
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。
なお、キャップ端子７５１のうち、少なくとも接触部３５ｅとの接触領域が径方向に延びる板状に形成されていると、センサキャップ７００（上部被覆部材７５２ａ）の挿通孔７５３ｈからキャップ端子７５１を挿入することができ、キャップ端子の組み付けを簡易に行うことができる。
【００２９】
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。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をシールしている。
このようにして、内部空間７５２ｈにキャップ端子７５１の先端向き面が露出し、センサ側出力端子３５の接触部３５ｅに接するようになっている（図６参照）。
【００３０】
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。
【００３１】
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箇所にバネ部品取付け孔７５２ｅがスリット状に開口すると共に、バネ部品取付け孔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。
そして、図４に示す略Ｃ字状のバネ部品（線バネ）７５７を、裾部７５２ｆの外周溝に嵌合する。バネ部品７５７は径方向に対向する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の位置をバネ部品取付け孔７５２ｅに合わせると、縮径部７５７ｓがバネ部品取付け孔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）。
【００３２】
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。
【００３３】
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の側面でバネ部品７５７の縮径部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後端に当接すると同時に、縮径部７５７ｓの軸線方向Ｏの位置が主体金具２５の溝部２５ｅの位置に一致し、弾性力で縮径部７５７ｓが元の間隔Ｄ１に縮径して溝部２５ｅに嵌入することで、位置決めがされる。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がガスセンサ２１に固定された状態（特許請求の範囲の「センサキャップをガスセンサに取り付けた状態」に相当）では、カバー２３の外面にＯリング７５５の内面が密着し、センサキャップ７００の内部空間７５２ｈ内をシールしている。
【００３４】
ここで、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の天井部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（センサ側出力端子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の天井部２３ｂの後端向き面と距離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、センサ側出力端子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。
なお、本発明においては、キャップ端子７５１の先端向き面で接触部３５ｅ（センサ側出力端子３５）を押圧するため、センサキャップ７００をガスセンサ２１に固定することが必須となる。但し、この場合の固定方法（固定具）は特に限定されず、公知のあらゆる固定方法（固定具）を用いることができる。例えば、センサキャップ７００とガスセンサ２１との一方に係合爪を設け、他方にこの爪を収容するスリットを設け、スリットに係合爪を嵌めるようにしてもよい。
【００３５】
さらに、接触部３５ｅとキャップ端子７５１とを押圧して接触させるコイルスプリング３８がガスセンサ２１側に設けられ、ガスセンサ２１側からセンサキャップ７００に向かって接触部３５ｅ（センサ側出力端子３５）を付勢するようになっている。このため、センサキャップ７００側にコイルスプリング３８（弾性体）を配置する必要がなく、センサキャップ７００の高さを低くしてガスセンサユニット全体をコンパクト化することができる。
【００３６】
次に、図７を参照し、本発明の第２の実施形態にかかるガスセンサユニットについて説明する。但し、第２の実施形態にかかるガスセンサユニットは、ガスセンサ１２１が有するセンサ側出力端子１３５、及びコイルスプリング１３８の構成が異なること以外は、第１の実施形態と同様であるので、ガスセンサ１２１の後端部のみを軸線Ｏ方向に沿う部分断面図として示す。
センサキャップ７００がガスセンサ２１に固定されない状態でのガスセンサ１２１の後端部の構成を図７（ａ）に示す。ガスセンサ１２１において、センサ側出力端子１３５は、円筒状の筒状部１３５ｂと、筒状部１３５ｂ先端の半球状の接触部１３５ｅとを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ているが、フランジ部は形成されていない。
又、コイルスプリング１３８の先端側はガス検出素子２２とほぼ同径に巻回されて止め部２４ａ上面に係止されるようになっているが、コイルスプリング１３８の後端側は筒状部１３５ｂの内径とほぼ同径に縮径している。そして、縮径されたコイルスプリング１３８の後端側が筒状部１３５ｂの内側に嵌入され、コイルスプリング１３８がセンサ側出力端子１３５に固定されている。
【００３７】
第２の実施形態においては、センサ側出力端子１３５がフランジ部を有していないため、カバー２３の天井部２３ｂでセンサ側出力端子１３５が係止されず、コイルスプリング１３８が軸線方向Ｏに伸び切った位置までセンサ側出力端子１３５が先端側に突出する。
そして、センサキャップ７００（図示せず）がガスセンサ１２１に固定されると、図７（ｂ）に示すように、接触部１３５ｅ（センサ側出力端子１３５）がキャップ端子７５１（図示せず）の先端向き面に押し下げられ、軸線方向Ｏの先端側に移動する。
以上のようにして、第２の実施形態においても、コイルスプリング１３８の反発力によって接触部１３５ｅがキャップ端子７５１側に付勢されるので、接触部１３５ｅとキャップ端子７５１とが電気的に確実に接続され、センサ側出力端子１３５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。
【００３８】
次に、図８を参照し、本発明の第３の実施形態にかかるガスセンサユニットについて説明する。但し、第３の実施形態にかかるガスセンサユニットは、ガスセンサ２２１が有するカバー２２３、センサ側出力端子３３５、及び弾性体２３８の構成が異なること以外は、第１の実施形態と同様であるので、ガスセンサ２２１の後端部のみを軸線Ｏ方向に沿う部分断面図として示す。なお、図８は、センサキャップ７００がガスセンサ２２１に固定されない状態でのガスセンサ２２１の後端部の構成を示す。
ガスセンサ２２１において、カバー２２３は金属をプレス加工して形成されている。又、弾性体として、第１の実施形態のコイルスプリング３８に代え、円筒状のゴム２３８が配置されている。さらに、センサ側出力端子３３５は、金属製半球状の接触部２３５ｅに、筒状部２３５ｂ及びフランジ部２３５ａを樹脂によりインサート成形して形成されている。
【００３９】
このように、接触部２３５ｅのみを導電性とすることで、金属製のカバー２２３を用いても、センサ側出力端子３３５と導通せずに絶縁が図られる。そして、センサキャップ７００がガスセンサ２２１に固定されない状態では、ゴム２３８の弾性力でセンサ側出力端子３３５が後端側に付勢され、フランジ部２３５ａの対向面２３５ａｘがカバー２２３の天井部２２３ｂ（の先端向き面２２３ｂｘ）に当接している。
一方、センサキャップ７００（図示せず）がガスセンサ２２１に固定されると、ゴム２３８が軸線方向Ｏに圧縮されて接触部２３５ｅが押し下げられ、センサ側出力端子２３５が軸線方向Ｏに進退する。そして、ゴム２３８の反発力によって接触部２３５ｅがキャップ端子７５１側に付勢されるので、センサ側出力端子２３５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。
なお、接触部２３５ｅと止め部２４ａとを電気的に接続するリード線２５０が、ゴム２３８の中心孔２３８ｈを通っていて、これによりガス検出素子のセンサ出力を電気的に取り出すことができる。
【００４０】
次に、図９を参照し、本発明の第４の実施形態にかかるガスセンサユニットについて説明する。但し、第４の実施形態にかかるガスセンサユニットは、ガスセンサ３２１が有するカバー３２３構成が異なること以外は、第１の実施形態と同様であるので、ガスセンサ３２１の後端部のみを軸線Ｏ方向に沿う部分断面図として示す。なお、図９は、センサキャップ７００がガスセンサ３２１に固定されない状態でのガスセンサ３２１の後端部の構成を示す。
ガスセンサ３２１において、カバー３２３は金属をプレス加工して形成されているが、軸孔３２３ｈの周縁３２３Ｒが絶縁性の樹脂からインサート成形されている。又、周縁３２３Ｒのはカバー３２３の金属部分より軸線方向Ｏの先後に厚くなっている。なお、周縁３２３Ｒは樹脂によるインサート成型のほかに、同様の形状の弾性部品（ゴム部品）等を嵌めるようにして配置しても良い。
これにより、金属製のカバー３２３と、金属製のセンサ側出力端子３５とを用いても、周縁３２３Ｒによってセンサ側出力端子３５が絶縁され、カバー３２３と導通せずに絶縁が図られる。
【００４１】
次に、図１０を参照し、本発明の第５の実施形態にかかるガスセンサユニットについて説明する。但し、第５の実施形態にかかるガスセンサユニット６１０は、センサキャップ８００が有するキャップ端子８５１の構成が異なること以外は、第１の実施形態と同様であるので、ガスセンサユニット６１０のうちガスセンサ２１の後端部とセンサキャップ８００のみを軸線Ｏ方向に沿う部分断面図として示す。なお、図８は、センサキャップ８００がガスセンサ２１に固定された状態でのガスセンサユニット６１０構成を示す。
【００４２】
センサキャップ８００において、キャップ端子８５１のうち、接触部３５ｅに対向する中央領域には、筒状部３５ｂより小径の係合孔８５１ｈが開口している。
従って、センサキャップ８００がガスセンサ２１に固定されると、接触部３５ｅが押し下げられ、センサ側出力端子３５が軸線方向Ｏに進退し、コイルスプリング３８の反発力によって接触部３５ｅがキャップ端子８５１側に付勢される。このとき、接触部３５ｅの先端が係合孔８５１ｈに挿入されるので、キャップ端子８５１との接触面積が増え、センサ側出力端子３５とキャップ端子８５１との接触信頼性をより一層高めることができる。又、係合孔８５１ｈがガイドとなるので、接触部３５ｅがキャップ端子８５１とずれることがなく、両者が確実に接触する。
【００４３】
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、弾性体は特に限定されず、板バネ、線バネ等を用いることもできる。又、バネ材（弾性体）の後端側をセンサ側出力端子として機能させてもよい。また、ガス検出素子は、図１等に示された有底筒状（コップ状）でなくてもよく、板状の素子であって中央に大気導入孔の形成された形状（コップ状）であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
２１、１２１、２２１、３２１            ガスセンサ
２２                                    ガス検出素子
２２ｈ                                  ガス検出素子の開口
２３、１２３、２２３、３２３            カバー（ケーシング）
２３ｂ、１２３ｂ、２２３ｂ、３２３ｂ    カバー（ケーシング）の天井部
２３ｂｘ、２２３ｂｘ                    天井部の先端向き面
２３ｈ、１２３ｈ、２２３ｈ、３２３ｈ    カバー（ケーシング）の軸孔
２５                                    主体金具（ケーシング）
３５、１３５、２３５                    センサ側出力端子
３５ａ、１３５ａ、２３５ａ              フランジ部
３５ａｘ、２３５ａｘ                    フランジ部の対向面
３５ｂ、１３５ｂ、２３５ｂ              筒状部
３５ｅ、１３５ｅ、２３５ｅ              接触部
３８、１３８、２３８                    弾性体
６００、６１０                          ガスセンサユニット
７００、８００                          センサキャップ
７５２ａ、７５２ｂ                      キャップ本体
７５１、８５１                          キャップ端子
７５２ｈ                                内部空間
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】
2012149959.tif 000009
【図８】
2012149959.tif 000010
【図９】
2012149959.tif 000011
【図１０】
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