(57)【要約】【課題】セラミック包囲体への被水による熱衝撃を抑制又は緩和することができる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、主体金具２５と、ガス検出素子の後端側を取り囲み、主体金具に保持されるセラミック包囲体２３と、セラミック包囲体内に配置され、ガス検出素子の内側電極２９と接続する端子部材２４と、を有するガスセンサ２１と、端子部材と接続するキャップ端子７５１と、当該キャップ端子とセラミック包囲体の後端側とを取り囲む挿通孔７５２ａａを有する弾性部材からなりキャップ端子を保持する端子包囲部７５２ａと、を有するセンサキャップ７００と、を備えるガスセンサユニット６００であって、端子包囲部の先端側には、セラミック包囲体を囲みつつ、主体金具と離間する裾部７５２ａｐを有し、裾部の先端７５２ｘは主体金具の後端２５ｅと軸線方向Ｏにおける同じ位置又は該主体金具の後端よりも先端側に延びている。【選択図】図１
2012063286.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有底筒状のガス検出素子と、
前記ガス検出素子の周囲を取り囲む筒状の主体金具と、
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当該主体金具に保持されるセラミック包囲体と、
前記セラミック包囲体内に配置され、自身の先端側が前記ガス検出素子の内周面に形成した内側電極と接続すると共に、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とを取り囲む挿通孔を有する弾性部材からなるとともに前記キャップ端子を保持する端子包囲部と、を有するセンサキャップと、
を備えるガスセンサユニットであって、
前記端子包囲部の先端側には、少なくとも前記セラミック包囲体の周囲を取り囲みつつ、前記主体金具と離間する裾部を有し、
前記裾部の先端は前記主体金具の後端と軸線方向における同じ位置又は該主体金具の後端よりも軸線方向先端側に延びているガスセンサユニット。
【請求項２】
前記裾部の先端は、前記主体金具の後端よりも軸線方向先端側に延びている請求項１記載のガスセンサユニット。
【請求項３】
前記主体金具は、径方向外側に突出する鍔部を備え、
前記裾部の先端は、前記鍔部の先端よりも、該鍔部の前記軸線方向の長さの１／２以上後端側に位置する請求項２記載のガスセンサユニット。
【請求項４】
前記裾部と前記主体金具との隙間の最短距離が５ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれか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、これに装着されて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し、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て、排気ガス中の特定ガス（例えば酸素）の濃度を検知するものが挙げられる。又、このようなガスセンサにおいては、このガスセンサからの出力を外部に伝えるため、ガスセンサの後端にはセンサキャップが着脱自在に被せられ、全体としてガスセンサユニットを構成しているものがある。（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
これら特許文献１、２記載のガスセンサユニットにおいて、ガスセンサは、ガス検出素子の周囲を金属製の主体金具で取り囲むと共に、ガス検出素子の後端側をセラミック包囲体で取り囲み、さらに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を備えた構成となっている。
一方、センサキャップは、端子部材と接続するキャップ端子とゴム製の端子包囲部とを備えており、端子包囲部はキャップ端子を保持しつつ、自身の挿通孔にセラミック包囲体の後端側を収容可能になっている。
ところが、主体金具は排気管の熱や、排気管内を通過する排気の熱が伝播することによって高温となるため、ゴム製のセンサキャップ（端子包囲部）もこの熱の伝播や放射熱によって高温（例えば２００℃以上）となる。そこで、このような熱害を少しでも低減するため、特許文献１、２記載の技術においては、センサキャップの先端を主体金具の後端から軸線方向に離間させている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０７９３５号公報
【特許文献２】特開２００５−１０１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、センサキャップの先端を主体金具の後端から離間させると、主体金具からの熱の伝播により高温となったセラミック包囲体がセンサキャップと主体金具との間に露出した状態となる。通常、ガスセンサは車両外部に取付けられるため、ガスセンサが外部から被水することがあるが、この際、高温のセラミック包囲体に被水すると熱衝撃に弱いセラミック包囲体が損傷するおそれがある。特に、従来はガスセンサユニットをエンジンヘッドに取り付けることが多く、セラミック包囲体はそれほど高温にならないが、エンジンヘッド以外の場所にガスセンサユニットの取り付けようとするとセラミック包囲体が高温となるため、被水への対策が必要となる。
そこで、本発明は、セラミック包囲体への被水による熱衝撃を抑制又は緩和することができ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】
【０００６】
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、先端側が被測定ガスに晒される有底筒状のガス検出素子と、前記ガス検出素子の周囲を取り囲む筒状の主体金具と、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当該主体金具に保持されるセラミック包囲体と、前記セラミック包囲体内に配置され、自身の先端側が前記ガス検出素子の内周面に形成した内側電極と接続すると共に、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とを取り囲む挿通孔を有する弾性部材からなるとともに前記キャップ端子を保持する端子包囲部と、を有するセンサキャップと、を備えるガスセンサユニットであって、前記端子包囲部の先端側には、少なくとも前記セラミック包囲体の周囲を取り囲みつつ、前記主体金具と離間する裾部を有し、前記裾部の先端は前記主体金具の後端と軸線方向における同じ位置又は該主体金具の後端よりも軸線方向先端側に延びている。
【０００７】
このガスセンサユニットによれば、裾部の先端が前記主体金具の後端と軸線方向における同じ位置又は該主体金具の後端よりも軸線方向先端側に配置されることで、裾部がセラミック包囲体を完全に覆うこととなる。これにより、ガスセンサが被水しても、高温のセラミック包囲体に水が直接接触することが防止される。
また、裾部は主体金具と離間しているので、主体金具からの熱の伝播を確実に低減することが出来、センサキャップ（裾部）が熱害を受けることが少なくできる。
そして、仮に熱害対策のために設けた裾部と主体金具との隙間に水が浸入したとしても、高温の主体金具に接触して蒸発するか、又は高温の主体金具に接触して水温が上昇してからセラミック包囲体に接触することになる。このため、セラミック包囲体への被水自体を防止するか、又は被水によるセラミック包囲体への熱衝撃を緩和することができる。
【０００８】
前記裾部の先端は、前記主体金具の後端よりも軸線方向先端側に延びているとよい。
このようにすると、高温のセラミック包囲体に水が直接接触することが確実に防止される。また、裾部と主体金具との隙間に浸入した水を、より長時間、高温の主体金具に接触させることができる。よって、水をより蒸発させる、又は水の水温をより上昇させてからセラミック包囲体に接触させることができる。その結果、セラミック包囲体への被水自体を確実に防止するか、又は被水によるセラミック包囲体への熱衝撃をより緩和することができる。
【０００９】
前記主体金具は、径方向外側に突出する鍔部を備え、前記裾部の先端は、前記鍔部の先端よりも、該鍔部の前記軸線方向の長さの１／２以上後端側に位置するとよい。
このようにすると、ガスセンサの取付対象体との距離も、鍔部の軸線方向の長さの１／２以上になる。これにより、主体金具よりも高温となる取付対象体に裾部が近接し過ぎて熱害を受けることを防止できる。なお、鍔部の先端から該鍔部の前記軸線方向の長さの１／２までの位置に、裾部の先端が形成されていれば、本効果を得られにくい。
【００１０】
前記裾部と前記主体金具との隙間の最短距離が５ｍｍ以下であるとよい。
最短距離が５ｍｍ以下であることで、裾部と主体金具との隙間が狭くなる。そのため、この隙間から水がセンサ内部に入り難くなり、セラミック包囲体への被水をより防止することができる。
又、この隙間から入った水が高温の主体金具により接触しやすくなる。よって、水をより蒸発させる、又は水の水温をより上昇させてからセラミック包囲体に接触させることができる。その結果、セラミック包囲体への被水自体を確実に防止するか、又は被水によるセラミック包囲体への熱衝撃をより緩和することができる。なお、最短距離が５ｍｍを超えると、上記効果が得られにくくなる。また、最短距離が小さい程、より上記効果を得ることができるが、裾部が主体金具からの熱の伝播が増加することがあるので、最短距離は５ｍｍ以下で適宜設定すればよい。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、ガスセンサユニットにおいてセラミック包囲体への被水による熱衝撃を抑制又は緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態にかかるガスセンサユニットを示す断面図である。
【図２】ガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。
【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】キャップ端子の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。
【図５】裾部とガスセンサとの隙間からの被水の状態を示す断面図である。
【図６】第２の実施形態にかかる
【図７】ガスセンサユニットを水没させる試験装置を示す図である。
【図８】ガスセンサユニットへの注水とセラミック包囲体の温度のとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、第１の実施形態にかかるガスセンサユニット６００、およびこれを使用に供したときの様子を示す説明図であり、軸線Ｏ方向に沿う断面図である。この図１から理解できるように、第１の実施形態にかかるガスセンサユニット６００は、ガスセンサ２１と、このガスセンサ２１の軸線Ｏ方向後端側（図１中、上方）に配置されたセンサキャップ７００とからなる。このガスセンサユニット６００は、車両の排気管（取付対象体）に、ガスセンサ２１の先端部分を排気管内に突出させる形態で締結し、排気ガス中の酸素濃度を計測する酸素センサである。
【００１４】
このうち、ガスセンサ２１は、図２に示すように、ガス検出素子２２、セラミック包囲体２３、端子部材２４、及び主体金具２５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】
主体金具２５はＳＵＳ４３０からなり、円筒状に形成されている。この主体金具２５には、後述するガス検出素子２２の鍔状の突出部２２ｂを支持するための内周受け部２５ａであって、先端側（図２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２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３１が嵌められている。
また、主体金具２５の先端側には、後述するガス検出素子２２の先端部２２ａを覆うプロテクタ２６が取付けられている。プロテクタ２６は、金属製、円筒状の有底筒体で、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２６ａを複数有している。
【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が閉塞された有底で、軸線Ｏ方向に延びる円筒状を有している。このガス検出素子２１の外周には、径方向外向きに突出した鍔状の突出部２２ｂが設けられており、この突出部２２ｂの先端側面と主体金具２５の内周受け部２５ａの表面との間に金属製のパッキン２７を介在させた状態で、ガス検出素子２２は主体金具２５内に配置されている。なお、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】
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、金属製のパッキン２７を介して主体金具２５に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。
一方、ガス検出素子１２０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。
【００１８】
セラミック包囲体２３は、絶縁性セラミック（具体的には、アルミナ）からなり、円筒状を有している。このセラミック包囲体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。
【００１９】
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、筒状で、出力側端子部２４ａ、素子側端子部２４ｂ、及び両者を連結する端子接続部２４ｃを有している。このうち、出力側端子部２４ａは、軸線Ｏに直交する断面が略Ｃ字形状の筒状である。この出力側端子部２４ａは、後述するキャップ端子７５１のセンサ接続部７５１ａ（図３参照）を、軸線Ｏに沿う方向（図１、２中、上下方向）に相対移動させて、自身の内側に挿入したときに、弾性的に拡径するように構成されている。さらに、この出力側端子部２４ａのうち後端側（図２中、上方）の周方向４カ所には、径方向内側に突出した凸状部２４１ａが形成されている。
【００２０】
さらに、出力側端子部２４ａのうち、凸状部２４１ａより先端側（図２中、下方）の周方向３カ所には、この出力側端子部２４ａの一部を打ち抜いて径方向内側に折り曲げた内側屈曲部２４２ａと、径方向外側に折り曲げられた外側屈曲部２４３ａとが形成されている。このうち、内側屈曲部２４２ａは、後述するように、キャップ端子７５１の挿入部７５１ｃ（図４参照）を出力側端子部２４ａの内側に挿入して接続するときに、弾性的に径方向外側に屈曲し、挿入部７５１ｃが所定位置まで挿入されたときに、屈曲が戻ってクリック感を生じさせるように形成されている。また、外側屈曲部２４３ａは、図２に示すように、ガスセンサ２１にこの端子部材２４が組み付けられた時点で、セラミック包囲体２３の段差部２３ｂの先端面（段差面）に当接して、出力側端子部２４ａ（端子部材２４）の抜け防止の役割を果たしている。
【００２１】
一方、端子部材２４のうち、素子側端子部２４ｂも、軸線Ｏに直交する断面が略Ｃ字形状の筒形状を有している。この素子側端子部２４ｂは、図２に示すように、弾性的に縮径しつつガス検出素子２２内に挿入されて、内側電極２９と電気的に接続している。従って、本実施形態のガスセンサ２１では、素子側端子部２４ｂが、内側電極２９を内側から径方向外側に向かって押圧しつつ電気的に接続している。
【００２２】
このような端子部材２４は、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。このため、形成容易で、低コストである。また、本実施形態の端子部材２４では、金属板を曲げ加工し、出力側端子部２４ａ及びこれより軸線Ｏ方向先端側（図２中、下方）に位置する素子側端子部２４ｂを筒状に成形しているので、センサキャップ７００内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。
【００２３】
このようなガスセンサ２１は、次のようにして製造する。まず、図２に示すように、主体金具２５とプロテクタ２６とを一体にする。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をパッキン２７と共に主体金具２５の内部に挿入する。次いで、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。次いで、セラミック包囲体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に挿入し、セラミック粉末３０に当接させる。次いで、セラミック包囲体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とセラミック包囲体２３との間に加締めリング３２を介在させて加締め部２５ｄを加締めることで、上記構成部品を一体に固定する。
【００２４】
最後に、端子部材２４をセラミック包囲体２３及びガス検出素子２２の内側に挿入する。具体的には、端子部材２４の素子側端子部２４ｂを、弾性的に縮径させつつガス検出素子２２内に挿入して、内側電極２９と電気的に接続させる。これと共に、出力側端子部２４ａを先端側に押しこんで、出力側端子部２４ａの後端から、軸線Ｏに直交し、径方向外側に向かう花びら状に形成された止め部２４４ａを、セラミック包囲体２３の後端面に当接させる。こうして、出力側端子部２４ａをセラミック包囲体２３の内側に配置する。
なお、止め部２４４ａがセラミック包囲体２３の後端面に当接するまで出力側端子部２４ａを押しこむことで、径方向内側に屈曲していた外側屈曲部２４３ａが解放されて戻り、セラミック包囲体２３の段差部２３ｂの先端面（段差面）に係合するようになるので、端子部材２４の抜け防止を図ることができる。このようにして、ガスセンサ２１が完成する。
【００２５】
次に、第１の実施形態のセンサキャップ７００について、図面を参照しつつ説明する。図３は、センサキャップ７００の部分破断断面図である。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を被覆し保持する被覆部材７５２、リード線７５３、及びフィルタ部材７５４を備えている。
【００２６】
キャップ端子７５１（図３及び図４参照）は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ等）からなり、板材を絞り加工等によって二重略円筒形状に成形してなる。さらに、キャップ端子７５１は、軸線Ｏについて同心環状で板状の環状部７５１ａと、環状部７５１ａの外周縁に連なって軸線Ｏに沿う一方側（図４（ａ）中、下方）に突出する把持部７５１ｂと、環状部７５１ａの内周縁に連なって把持部７５１ｂと同じ側に突出する円筒状の挿入部７５１ｃと、を有する。環状部７５１ａ、把持部７５１ｂ、及び挿入部７５１ｃは、互いに一体に成型されている。
【００２７】
このうち把持部７５１ｂは、図４に示すように、環状部７５１ａの外周縁に連なって、Ｃ字状に突出する基端部７５１ｂａと、この基端部７５１ｂａからスリットＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４、ＳＬ５によって５つに分割されて延びる分割把持部７５１ｂｂとを有する。このスリットＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３は、軸線Ｏ方向に延びた形状とされている。
上述の分割把持部７５１ｂｂには、それぞれ、内側に向けて突出する突起部７５１ｂｃが形成されている。具体的には、５つの突出部７５１ｂｃが、互いに７２度ずつ隔たった角度で周方向に配置されている。
後述するように、ガスセンサ２１のセラミック包囲体２３の外周面２３ｃ（図２参照）に５つの突起部７５１ｂｃをそれぞれ当接させ、キャップ端子７５１の把持部７５１ｂがセラミック包囲体２３の後端部を包囲するようにして、この部分に嵌め込む。この場合に（図１参照）、分割スリットＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４、ＳＬ５の存在により、５つの分割把持部７５１ｂｂは、それぞれ径方向外側に弾性的に屈曲する。そして、この反力によって、キャップ端子７５１が弾性的にセラミック包囲体２３を保持する。
【００２８】
一方、挿入部７５１ｃは、前述したように、軸線Ｏを中心とする円筒状で、縮径、拡径等の変形が生じがたい剛性を有する。従って、後述するように、ガスセンサ２１の出力側端子部２４ａ内に挿入してこれに当接させたときに、自身は変形することなく、出力側端子部２４ａを拡径させることができる。この挿入部７５１ｃは、環状部７５１ａ側から、比較的径大の円筒状で軸線Ｏ方向に比較的長い導通部７５１ｃａ、この導通部７５１ｃａよりも径小の径小部７５１ｃｂ、この径小部７５１ｃｂよりも径大の挿入先端部７５１ｃｃを、この順に備える。
【００２９】
ガスセンサ２１のセラミック包囲体２３にキャップ端子７５１の把持部７５１ｂを嵌め込んだ場合（図１参照）、挿入部７５１ｃは、セラミック包囲体２３の内側で、かつ、端子部材２４の出力側端子部２４ａの内側に挿入される。この際、導通部７５１ｃａは、出力側端子部２４ａの凸状部２４１ａに当接して、出力側端子部２４ａと電気的に導通する。また、径小部７５１ｃｂの径方向外側には、出力側端子部２４ａの内側屈曲部２４２ａが位置しており、端子部材２４からキャップ端子７５１を脱着する際に、この内側屈曲部２４２ａが挿入先端部７５１ｃｃに係合して、容易には抜けないようにしている。また、キャップ端子７５１の挿入部７５１ｃを端子部材２４の出力側端子部２４ａ内に挿入完了した際に、内側屈曲部２４２ａが挿入先端部７５１ｃｃに当接していた状態から解放され、クリック感が生じる。
なお、環状部７５１ａは、挿入部７５１ｃａが端子部材２４の出力側端子部２４ａ内に挿入された状態において、セラミック包囲体２３の後端面上に位置する出力側端子部２４ａの止め部２４４ａに当接することで、キャップ端子７５１の挿入部７５１ｃがさらに先端側に挿入されることを防止している。
【００３０】
被覆部材７５２は、絶縁性のフッ素系ゴムを用いて中空状に成形してなり、キャップ端子７５１を収容するキャップ端子収容空間ＳＰＳを構成している。そして、被覆部材７５２の表面にはシボ加工が施されている。この被覆部材７５２は、キャップ端子７５１及びガスセンサユニット６００時（図１参照）のセラミック包囲体２３の後端側を包囲する挿通孔７５２ａａを有する端子包囲部７５２ａ、端子包囲部７５２ａの後端側から径方向に突出するように設けられ、連通孔７５２ｂａを塞ぐように配置されたフィルタ部材７５４の周囲を包囲するフィルタ包囲部７５２ｂ、端子包囲部７５２ａの後端側から径方向に突出するように設けられ、リード線７５３の周囲を包囲するリード線包囲部７５２ｃを備える。
端子包囲部７５２ａはさらに先端側に延び、周囲より拡径する裾部７５２ａｐを一体に有している。この裾部７５２ａｐは、図１に示すように、セラミック包囲体２３を完全に包囲しつつ主体金具２５と離間している。又、軸線Ｏ方向に沿って、裾部７５２ａｐの先端７５２ｘは、主体金具２５の後端２５ｅよりも先端側であって、鍔部２５ｃの後端２５ｃｅと同じ位置に延びている。
又、図３に示すように、裾部７５２ａｐの内壁７５２ｗは、主体金具２５の外面の各部位とほぼ等距離で離間するよう、先端側に向かって主体金具２５の輪郭に追随しつつ複数の階段状に拡径している。そして、裾部７５２ａｐの内壁７５２ｗが拡径することに対応し、裾部７５２ａｐの厚みを確保すべく、裾部７５２ａｐの外径が周囲（端子包囲部７５２ａの後端側）より段状に拡径している。
【００３１】
一方、端子包囲部７５２ａのうち、後端側（図中、上方）は、キャップ端子７５１の把持部７５１ｂの周囲に位置しており、その把持部７５１ｂと端子包囲部７５２ａが当接している。一方、端子包囲部７５２ａのうち把持部７５１ｂより先端側（図中、下方）には、ガスセンサ２１のセラミック包囲体２３の外周面２３ｃ（図２参照）に密着する寸法とされたリブ７５２ａｂを有する。このリブ７５２ａｂは、軸線Ｏ方向に２つ設けられている。また、このリブ７５２ａｂのうち後端側（図中、上方）には、キャップ端子７５１の把持部７５１ｂの先端が係合されており、リブ７５２ａｂによって、キャップ端子７５１を端子包囲部７５２ａ内に支持している。
【００３２】
ついで、フィルタ包囲部７５２ｂについて説明する（図３参照）。このフィルタ包囲部７５２ｂは、連通孔７５２ｂａを塞ぐように配置されたフィルタ部材７５４の周囲を包囲している。具体的には、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、円柱状の本体部７５４ａと、この本体部７５４ａの周囲を円環状に取り囲む平滑化処理部７５４ｂとからなるフィルタ部材７５４である。
【００３３】
さらに、フィルタ包囲部７５２ｂの連通孔７５２ｂａに、内側に向かって突出する環状の突出部７５２ｂｂを設け、この突出部７５２ｂｂ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。
【００３４】
ついで、リード線包囲部７５２ｃについて説明する（図３参照）。このリード線包囲部７５２ｃは、リード線７５３を包囲しており、フィルタ包囲部７５２ｂとはキャップ端子７５１を挟んで反対側に配置されている。このリード線包囲部７５２ｃには、リード線７５３を連通するリード線連通孔７５２ｃａを有する。
【００３５】
リード線７５３は、芯線のほか、被覆材を有している。このリード線７５３の先端側は、キャップ端子７５１の挿入部７５１ｃ内まで挿入され、接続部７５１ｃの内部でリード線固定部材７５５の加締め部７５５ａにて加締められている。
【００３６】
このリード線固定部材７５５は略円筒形状を有しており、加締め部７５５ａの他、キャップ端子７５１の挿入部７５１ｃの内壁に嵌め合う嵌合部７５５ｃを有している。なお、加締め部７５５ａ及び嵌合部７５５ｃにより、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。また、加締め部７５５ａと嵌合部７５５ｃとの間に位置し、リード線（被覆材）を固定する略Ｃ形状の被覆材固定部７５５ｂをさらに備えている。また、嵌合部７５５ｃの後端側に径方向外側に突出するように形成され、キャップ端子７５１の環状部７５１ａに接合される接合部７５５ｄを有する。この説合部７５５ｄとキャップ端子７５１の環状部７５１ａとは溶接等によって接合されている。
その結果、図３に示されるように、リード線７５３は、端子包囲部７５２ａの挿通孔７５２ａａ内で挿入部７５１ｃの軸線方向に沿って屈曲してキャップ端子７５１に固定されている。
【００３７】
以上のようにして、ガスセンサユニット６００が構成される。
次に、図５を参照し、裾部７５２ａｐとガスセンサ２１との隙間からの被水について説明する。上記したように、裾部７５２ａｐはセラミック包囲体２３の周囲を完全に取り囲みつつ、主体金具２５と離間する。又、裾部７５２ａｐの先端７５２ｘは、少なくとも主体金具２５の後端２５ｅよりも軸線方向先端側（図５の例では、鍔部２５ｃの後端２５ｃｅと同じ位置）に配置されている。この場合、裾部７５２ａｐがセラミック包囲体２３を完全に覆っているため、ガスセンサ２１が被水しても、高温のセラミック包囲体２３に水ｗが直接接触することが防止される。そして、水ｗは裾部７５２ａｐと主体金具２５との隙間に浸入したとしても、位置Ｐ１で高温の主体金具２５に接触して蒸発するか、又は主体金具２５に接触して水温が上昇してから位置Ｐ２でセラミック包囲体２３に接触することになる。このため、セラミック包囲体２３への被水自体を防止するか、又は被水によるセラミック包囲体２３への熱衝撃を緩和することができる。
【００３８】
なお、図５の例では、裾部７５２ａｐの先端７５２ｘが鍔部２５ｃの後端２５ｃｅまで延びている場合について説明したが、裾部７５２ａｐの先端７５２ｘが主体金具２５の後端２５ｅと同じ位置（先端７５２ｘと後端２５ｅとが軸線方向Ｏに同一な位置）であっても、セラミック包囲体２３が外部に露出しないので、セラミック包囲体２３に水ｗが直接接触することが抑制される。また、水ｗは裾部７５２ａｐと主体金具２５との隙間に浸入したとしても、高温の主体金具２５に接触して蒸発するか、又は主体金具２５に接触して水温が上昇してからセラミック包囲体２３に接触することになる。このため、セラミック包囲体２３への被水自体を防止するか、又は被水によるセラミック包囲体２３への熱衝撃を緩和することができる。
【００３９】
さらに、図５の例では、裾部７５２ｐの先端７５２ｘは、主体金具２５の後端２５ｅよりも軸線方向先端側に延びているので、裾部７５２ｐと主体金具２５との隙間に浸入した水ｗが、より長時間、高温の主体金具２５に接触させることができる。よって、水ｗをより蒸発させる、又は水ｗの水温をより上昇させてからセラミック包囲体２３に接触させることができる。その結果、セラミック包囲体２３への被水自体を確実に防止するか、又は被水によるセラミック包囲体２３への熱衝撃をより緩和することができる。
【００４０】
又、裾部７５２ａｐの内壁７５２ｗと主体金具２５との最短距離ＤＭが５ｍｍ以下であることで裾部７５２ｐと主体金具２５との隙間が狭くなりこの隙間から水ｗがセンサ内部に入り難くなり、セラミック包囲体２３への被水をより防止することができる。又、この隙間から入った水ｗがセラミック包囲体２３に接触する前により主体金具２５に触れて昇温するので、被水によるセラミック包囲体２３への熱衝撃を緩和し易くなる。ここで、最短距離ＤＭとは、裾部７５２ａｐの内壁７５２ｗと主体金具２５との隙間のうち、最短の値を採用する。
但し、裾部７５２ａｐが主体金具２５と接すると主体金具２５の熱影響を受けるので、裾部７５２ａｐが主体金具２５と離間している必要がある。被覆部材７５２の材質としては、上記したフッ素系ゴムの他、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジレンゴム等の各種耐熱ゴムが例示される。
【００４１】
次に、図６を参照し、第２の実施形態にかかるガスセンサユニット６１０について説明する。図６は、第２の実施形態にかかるガスセンサユニット６１０、およびこれを使用に供したときの様子を示す説明図である。なお、第２の実施形態にかかるガスセンサユニット６１０においては、センサキャップ８００（特に、被覆部材８５２）の構成が異なるだけであり、センサキャップ８００を詳細に説明すると共に、第１の実施形態にかかるガスセンサユニット６００と同一の構成部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
図６において、センサキャップ８００の被覆部材８５２は、端子包囲部８５２ａ、フィルタ包囲部８５２ｂ、リード線包囲部８５２ｃを備える。これらのうち、フィルタ包囲部８５２ｂは、第１の実施形態と同様にしてフィルタ部材７５４の周囲を包囲する。一方、第１の実施形態と異なり、リード線包囲部８５２ｃは、端子包囲部８５２ａの後端側から軸線Ｏ方向に突出し、リード線７５３を軸線Ｏ方向に引き出している。
端子包囲部８５２ａは、第１の実施形態と同様にキャップ端子７５１及びセラミック包囲体２３の後端側を包囲すると共にさらに先端側に延び、周囲より拡径する裾部８５２ａｐを一体に有している。裾部８５２ａｐは、セラミック包囲体２３を完全に包囲しつつ主体金具２５と離間している。又、軸線Ｏ方向に沿って、裾部８５２ａｐの先端８５２ｘは、主体金具２５の後端２５ｅより先端側で、且つ第１の実施形態よりさらに先端（主体金具の鍔部２５ｃの軸線Ｏ方向の長さの１／２の位置８２５ｃｅ）まで延びている。
このようにすると、裾部８５２ａｐと、ガスセンサ６１０の取付対象体１０００との距離Ｌも、鍔部２５ｃの軸線方向の長さの１／２以上になる。これにより、主体金具２５よりも高温となる取付対象体１０００に裾部８５２ａｐが近接し過ぎて熱害を受けることを防止できる。なお、ガスケット３１の厚みの分だけ、距離Ｌは鍔部２５ｃの軸線方向の長さの１／２より大きくなる。
取付対象体１０００としては、車両の排気管（排気系統）の他、エンジンヘッドが例示される。
【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、ガスセンサ２１は酸素センサに限られない。又、裾部７５２ａｐ、８５２ａｐの先端７５２ｘ、８５２ｘは、主体金具２５の後端２５ｅと同位置、もしくは主体金具２５の後端２５ｅよりも先端側に延びていれば、その位置は上記に限定されない。
【実施例】
【００４４】
図１に示したガスセンサユニット６００を準備し、これを図７に示す試験容器（槽）５００に取り付けた。試験容器にはガスセンサ２１を挿通するネジ孔が開口しており、このネジ孔に主体金具のネジ部２５ｂを螺挿することで取付けを行った。又、図１に示すＡ点（セラミック包囲体２３のうち、主体金具２５の後端２５ｅよりも若干後端側）に温度センサを装着し、セラミック包囲体２３を端子包囲部７５２ａで囲むようにセンサキャップ７００をガスセンサ２１に嵌め込んだ。
そして、試験容器の下方に突出するプロテクタ２６を炎Ｆで加熱し、セラミック包囲体２３が４５０℃になった時点で、ガスセンサユニット６００上部よりシャワーＳＨで試験容器に注水し、ガスセンサユニット６００を水没させ、この間のセラミック包囲体２３の温度を測定した。
なお、比較として、センサキャップの先端が主体金具の後端から軸線方向に離間し、セラミック包囲体２３が露出したガスセンサユニット１２００（特開２００７−１０７９３５号公報の図１に記載のもの）を同様に試験容器に取り付けた。
【００４５】
得られた結果を図８に示す。なお、図８において、時間０は試験容器に注水し始めた時間であり、温度は相対値である。
センサキャップ７００の裾部７５２ａｐの先端７５２ｘが主体金具２５の後端２５ｅよりも先端側に延びている実施例の場合（図３参照）、ガスセンサユニット６００が水没してもセラミック包囲体２３の温度の低下が緩やかであり（Δ２）、セラミック包囲体２３に割れが生じなかった。なお、実施例のガスセンサユニットにおいて、ＤＭ＝５ｍｍとした。
一方、セラミック包囲体が露出した比較例の場合、ガスセンサユニット６００が水没すると略同時にセラミック包囲体２３の温度が急激に低下し（低下分をΔ１で表す、Δ１＞Δ２の関係にある）、セラミック包囲体２３に割れが生じた。
【符号の説明】
【００４６】
２１  ガスセンサ
２２  ガス検出素子
２３  セラミック包囲体
２４  端子部材
２５  主体金具
２５ｃ  主体金具の鍔部
２５ｃｅ  鍔部２５ｃの後端
２５ｅ  主体金具の後端
２９  内側電極
６００、６１０  ガスセンサユニット
７００、８００  センサキャップ
７５１  キャップ端子
７５２ａ、８５２ａ  端子包囲部
７５２ａａ  挿通孔
７５２ａｐ、８５２ａｐ  裾部
７５２ｘ、８５２ｘ  裾部の先端
７５２ｗ  裾部の内壁
８５２ｃｅ  鍔部の軸線方向の長さの１／２後端側の位置
Ｏ  軸線方向
ＤＭ  裾部の内壁と主体金具との最短距離
【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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