(57)【要約】【課題】シール材を圧縮した際に、そのシール材がホルダ部とセンサ部との間の隙間に入り込むのを抑制して、センサ部とホルダ部との間のシール性を向上することのできるガスセンサを得る。【解決手段】シール材収納スペース１０内に充填したセラミック粉２０と、そのセラミック粉２０の充填側に配置した押圧部材１９と、を備えてシール部１１を構成する。セラミック粉２０とセンサ部３のうちセンサ部３側に、そのセラミック粉２０が圧縮されることによりセラミック粉２０のズレを抑制するズレ防止部材３４を設ける。これにより、セラミック粉２０を圧縮したときに、ズレ防止部材３４によってセラミック粉２０のズレを抑制でき、セラミック粉２０がホルダ部８とセンサ部３との間の隙間に入り込むのを抑制して、センサ部３とホルダ部８との間のシール性を向上することができる。【選択図】図１
2009198200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス成分を検出するセンサ部と、
前記センサ部を挿入する挿入孔を有し、当該センサ部を嵌挿するホルダ部と、
前記ホルダ部の挿入孔の外周に設けられたシール材収納スペース内に圧縮されたシール材を充填することで、前記センサ部の外周と前記ホルダ部との間をシールするシール部と、を備えたガスセンサにおいて、
前記シール材および前記センサ部のうちの少なくとも一方に、前記センサ部に対するシール材のズレを抑制するズレ防止部材を設けたことを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記ズレ防止部材は、前記シール材と前記センサ部との間に介装した摩擦部材であることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記摩擦部材は、前記シール材が圧縮されることにより該シール材に係合する係合部を有することを特徴とする請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記摩擦部材は、前記センサ部の外周面に設けられる多孔質材であることを特徴とする請求項２または３に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記多孔質材は、センサ部の最外側に設けられる多孔質層として形成されることを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記多孔質材は、セラミック材料に焼失剤を含有させて焼成することにより形成されることを特徴とする請求項４または５に記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記焼失剤の含有率を１０重量パーセント以上５５重量パーセント以下に設定したことを特徴とする請求項６に記載のガスセンサ。
【請求項８】
前記多孔質材における気孔の含有率を体積比で３０パーセント以上８０パーセント以下に設定したことを特徴とする請求項４〜７のうちいずれか１項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、ガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスセンサとして、自動車の内燃機関を制御するために排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサがある。
【０００３】
そして、このような酸素センサとして、酸素濃度を検出するセンサ部をホルダ部に嵌挿して支持し、ホルダ部の一端部にセンサ部のガス測定部を覆うプロテクタを装着するとともに、他端部にセンサ部の接点部を覆うケーシングを装着し、ホルダ部とセンサ部の外周との間にシール部を設けて気密にシールしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１では、シール部は、ホルダ部の内周に形成したシール材収納スペース内に充填したセラミック粉と、スペースの開口部を閉止するスペーサと、を備えており、シール材収納スペースの開口部を加締めた時の加締め力でスペーサを押圧してセラミック粉を圧縮し、圧縮したセラミック粉によってホルダ部とセンサ部との間をシールするようにしている。
【特許文献１】特開２００５−２４１３４６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、上述した従来の技術では、センサ部をホルダ部に嵌挿させやすくするためにホルダ部に形成したセンサ部の挿通孔をセンサ部の外径よりも若干大径に形成しているため、ホルダ部にセンサ部を嵌挿した状態では、それら両者間に所定の隙間が形成されてしまう。
【０００６】
そのため、セラミック粉を圧縮した際に、セラミック粉がホルダ部とセンサ部との隙間に入り込んでしまい、セラミック粉の内部圧縮応力が減少してシール性が低下するおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、シール材を圧縮した際に、そのシール材がホルダ部とセンサ部との間の隙間に入り込むのを抑制して、センサ部とホルダ部との間のシール性を向上することのできるガスセンサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ガス成分を検出するセンサ部と、前記センサ部を挿入する挿入孔を有し、当該センサ部を嵌挿するホルダ部と、前記ホルダ部の挿入孔の外周に設けられたシール材収納スペース内に圧縮されたシール材を充填することで、前記センサ部の外周と前記ホルダ部との間をシールするシール部と、を備えたガスセンサにおいて、前記シール材および前記センサ部のうちの少なくとも一方に、前記センサ部に対するシール材のズレを抑制するズレ防止部材を設けたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、シール材およびセンサ部のうちの少なくとも一方にズレ防止部材を設けたことにより、シール材を圧縮したときにセンサ部に対するシール材のズレを抑制することができるため、シール材がホルダ部とセンサ部との間の隙間に入り込むのが抑制され、センサ部とホルダ部との間のシール性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を具現化した実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、内燃機関を搭載した自動車の排気管に装着された空燃比検出用の酸素センサを例示する。
【００１１】
図１は、本実施形態にかかるガスセンサの縦断面図、図２は、センサ部を示す図であって、（ａ）は、センサ部の側面図、（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、図３は、センサ部の構成を示す分解斜視図、図４は、シール部の拡大断面図であって、（ａ）は、シール材の圧縮前の状態を示す拡大断面図、（ｂ）は、シール材の圧縮状態を示す拡大断面図、図５は、多孔質材の焼失剤と気孔率の関係をグラフで示す説明図である。
【００１２】
本実施形態にかかる酸素センサ（ガスセンサ）１は、図１に示すように、長尺円柱状のセンサ部３と、端子部７およびリード線４が組み付けられた筒状の絶縁碍子５とを備えている。
【００１３】
センサ部３の軸方向一方側（図１中下側）には、ガス検知部２が形成されている。また、センサ部３の軸方向他方側（図１中上側）の表面としての外周面３ｂには、電極部６が露出して設けられている。この電極部６は、ガス検知部２に電気的に接続されている。
【００１４】
絶縁碍子５の軸方向一方側の端面５ｃには、軸方向他方側に向けて凹む凹部５ｆが形成されている。この凹部５ｆの内周面５ａに沿って、端子部７の鉤状に屈曲された部分が複数配置され、これら複数の端子部７の間にセンサ部３の接続端部３ａが嵌合されるようになっている。
【００１５】
すなわち、センサ部３と絶縁碍子５とが組み付けられた状態では、端子部７の鉤状に屈曲された部分が、絶縁碍子５の凹部５ｆの内周面５ａと接続端部３ａの外周面３ｂとの間に形成される空間部Ｓに配置され、当該内周面５ａと外周面３ｂ上に露出した電極部６との間に挟持されるようになっている。
【００１６】
端子部７は、このように挟持されて生じる反発力によって電極部６に圧接され、以て、当該電極部６と電気的に接続される。そして、この端子部７は、軸方向他方側で、結合部１４を介してリード線４内の芯線４ａに電気的に接続されている。すなわち、ガス検知部２は、電極部６、端子部７、および結合部１４を介して、リード線４内の芯線４ａと電気的に接続されている。
【００１７】
また、センサ部３はホルダ部８の挿入孔８ａに嵌挿されている。このとき、センサ部３のガス検知部２はホルダ部８の一方側（図１中下側）に露出している。一方、センサ部３の接続端部３ａはホルダ部８の他方側（図１中上側）に露出しており、この接続端部３ａが絶縁碍子５の底面５ｇに対して軸方向に空隙部Ｓ１をあけて挿入されるようになっている。よって、センサ部３と絶縁碍子５との組み付け時、または組み付け後に例えば車両の振動等によってセンサ部３が移動した場合においても、絶縁碍子５の底面５ｇにセンサ部３が接触することが無い。また、センサ部３と絶縁碍子５とが組み付けられた状態では、ホルダ部８と絶縁碍子５とが軸方向に相互に突き当てられ、ホルダ部８の軸方向他方側の端面８ｃと絶縁碍子５の軸方向一方側の端面５ｃとが相互に当接するようになっている。
【００１８】
さらに、本実施形態では、ホルダ部８の挿入孔８ａは、センサ部３をスムーズに嵌挿できるように、センサ部３の径よりも若干大径に形成されており、挿入孔８ａにセンサ部３を嵌挿した状態で、挿入孔８ａの内周とセンサ部３の外周との間に所定の隙間が形成されるようになっている。
【００１９】
ガス検知部２は、ホルダ部８に溶接（９ｇ）や加締め等で固定された二重管９ａ，９ｂで構成された有底円筒状のプロテクタ９で覆われている。
【００２０】
プロテクタ９は、例えば金属材料、セラミックス材料等によって形成された内側プロテクタ９ａおよび外側プロテクタ９ｂを有している。このプロテクタ９は、ホルダ部８の先端側に配置され、その内周側に、ホルダ部８から突出するセンサ部３の突出端側が挿入されている。
【００２１】
外側プロテクタ９ｂの先端側９ｅは、内側プロテクタ９ａに向けて径方向内向きに縮径されており、この縮径部位に、内側プロテクタ９ａの外周側に隙間嵌めで嵌合される円形状の嵌合開口９ｆが設けられている。
【００２２】
このように、内側プロテクタ９ａおよび外側プロテクタ９ｂによってセンサ部３の突出端側を覆うことで、ガス検知部２を排気ガス中の異物等から保護することができる。
【００２３】
この内側プロテクタ９ａの一方側（図１中下側）の端部９ｄには、ガス流通用の流通孔９ｃが形成されている。検出ガスはその流通孔９ｃを経由してプロテクタ９内に進入して、ガス検知部２の周囲に到達する。
【００２４】
また、ホルダ部８の軸方向他端側（図１中上側）には、挿入孔８ａを拡径させたシール材収納スペース１０が形成されている。このシール材収納スペース１０の軸方向一端（図１中下側）には、軸方向一方側（図１中下側）に向けて小径となる傾斜面１０ａと、軸方向に垂直な底面１０ｂとが形成されている。そして、このシール材収納スペース１０に、例えばステアタイトまたはタルクと呼ばれる耐熱性のセラミック粉２０を充填することでシール部１１が形成され、当該シール部１１によってセンサ部３と挿入孔８ａとの間の隙間の気密が保持されるようになっている。
【００２５】
そして、シール材収納スペース１０内に配置された押圧部材１９を加締め部８ｄによってセンサ部３の径方向内側へ向けて全周加締め等の手段を用いて曲げ加工することで、充填材が加圧状態で充填され、センサ部３をホルダ部８に位置決めすることができる。また、シール部１１は、ホルダ部８とセンサ部３との間の隙間等を塞ぎ、ホルダ部８内に外部の水分等が浸入するのを遮断するとともに、排気管内の排気ガス等がケーシング１３側に侵入するのを遮断する機能を有している。
【００２６】
絶縁碍子５の凹部５ｆの底部５ｂには、端子部７の固定部７ｂを挿入する取付穴１２が周方向に等間隔をもって複数（本実施形態では４箇所）形成されている。このように複数の端子部７を周方向に等分配して配置することで、これら複数の端子部７の間に挟持されるセンサ部３を凹部５ｆの中心に配置しやすくしている。
【００２７】
絶縁碍子５の外周は略筒状のケーシング１３で覆われている。このケーシング１３の軸方向一端（図１中下端）側の開口部１３ａは、ホルダ部８の外周面に嵌着され、レーザー溶接等で一体に結合されて密閉されている（１３ｄ）。一方、ケーシング１３の他端（図１中上端）側は延長されて複数のリード線４の結合部１４を覆い、その端部はそれらリード線４を加締め部１３ｃによって気密状態で挿通するフッ素ゴム等の耐熱性のシールラバー１５を径方向内向きに縮径させることによって閉塞されている。
【００２８】
なお、絶縁碍子５と接続端部３ａとの間に設けた空間部Ｓは、シール部１１、シールラバー１５およびケーシング１３とホルダ部８との嵌着部分１３ｄによってほぼ気密性が保持されるが、リード線４の芯線４ａと被覆材４ｂとの微少な隙間のみを介して外部と連通し、ケーシング１３の内部に酸素濃度検出に用いる基準大気が導入されるようになっている。
【００２９】
ガス検知部２は、酸素濃度検出部とヒータとを備えている。これら酸素濃度検出部およびヒータには、それぞれに一対の電極が設けられるため、電極部６、端子部７、およびリード線４はそれぞれ２対づつの合計４つずつが設けられている。
【００３０】
端子部７の一端部７ａは、リード線４の結合部１４から突出するリード板１４ａにスポット溶接されている。
【００３１】
また、端子部７の軸方向他方側（図１中下側）に設けた鉤状のばね部分は、絶縁碍子５の凹部５ｆの内周面５ａと電極部６との間で挟持されて当該電極部６に圧接されている。このとき、端子部７は、接触部Ｐ５で電極部６に接触している。
【００３２】
固定部７ｂは、帯幅方向に拡幅して断面略Ｃ字状に丸めて形成されており、絶縁碍子５の取付穴１２に嵌挿されるようになっている。
【００３３】
また、上記構成の酸素センサ１は、ホルダ部８の一端部に形成したねじ部８ｂを排気管１８のねじ穴１８ａに螺入することで取り付けられ、この状態で、プロテクタ９で覆われたガス検知部２がその排気管１８内に突出する。なお、ホルダ部８と排気管１８の外周面との間はガスケット１６によってシールされる。
【００３４】
そして、排気管内を流通する排気ガスがプロテクタ９の流通孔９ｃから内部に流入すると、そのガス中の酸素濃度がガス検知部２によって電気信号として検知され、その電気信号の情報が２対のうちの１対の電極部６、端子部７、結合部１４、およびリード線４を介して外部に取り出される。なお、残りの１対の電極部６、端子部７、結合部１４、およびリード線４はガス検知部２内のヒータの加熱用として用いられる。
【００３５】
また、接続端部３ａと絶縁碍子５とを組み付けるにあたっては、それら接続端部３ａと絶縁碍子５とをセンサ部３の軸方向に相互に近接する方向に、絶縁碍子５の端面５ｃがホルダ部８の端面８ｃに突き当たる組付位置（図１）まで相対移動させる。このとき接続端部３ａは、凹部５ｆ内に挿入されるとともに、当該凹部５ｆの内周面５ａに沿って配置された複数（本実施形態ではセンサ部３の周方向に９０°おきに配置された四つ）の端子部７によって挟持されることになる。
【００３６】
なお、本実施形態では、センサ部３の接続端部３ａの先端にはその全周に亘って面取り３ｃが施されている。これにより、接続端部３ａの先端と端子部７との接触角度が浅くなって、当該先端あるいは端子部７の損傷が抑制される。
【００３７】
また、本実施形態では、図１に示すように、ケーシング１３と絶縁碍子５との間に、弾性部材として、断面Ｃ字状のＣリング１７を介在させている。Ｃリング１７は、本実施形態では、円環状に形成され、絶縁碍子５にその外周を取り囲むようにして嵌着される。また、Ｃリング１７の断面形状は、端部を切り欠かれた略Ｃ字状となっている。
【００３８】
このＣリング１７は、絶縁碍子５とケーシング１３との間に挟持されて弾性的または弾塑性的な反発力を生じさせ、絶縁碍子５をケーシング１３に対してホルダ部８側、すなわち軸方向一方側（図１中下側）に押し付ける力を生じさせている。これにより、絶縁碍子５はホルダ部８の端面８ｃに強固に固定されている。
【００３９】
また、このＣリング１７は、絶縁碍子５の外周とケーシング１３の内周との間に挟持されているため、絶縁碍子５の中心軸の直交方向（図１中上下方向）への振動を抑制することができる。排気管１８から伝達される振動のレベルが大きい場合、特に２輪車のような高周波の振動が生じる場合には、絶縁碍子５および端子部７の変位が増大し、端子部７がへたり易くなる虞があるが、本実施形態では、このＣリング１７によって、絶縁碍子５の振動を抑制するとともに端子部７による絶縁碍子５の振動抑制効果と協働して、より端子部７のへたりを抑制することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、絶縁碍子５の外周の、軸方向一方側の端面５ｃと他方側の端面５ｄの間となる位置に、ホルダ部８の反対側（軸方向他方側、図１中上側）に向けて小径となる段差部５ｅを設けてある。そして、ケーシング１３にも、ホルダ部８の反対側に向けて小径となる段差部１３ｂを設け、段差部５ｅにＣリング１７を装着して、当該段差部５ｅと段差部１３ｂとによってＣリング１７を挟持するようにしてある。
【００４１】
酸素センサ１は、ホルダ部８の一端部に形成したねじ部８ｂを排気管１８のねじ穴１８ａに螺入することで取り付けられる。酸素センサが車両の排気管１８に搭載された場合、排気管１８から伝達される振動の振幅は排気管１８から離間するほど（すなわちリード線４側ほど）大きくなって、排気管１８に近付くほど（固定端ほど）小さくなる。本実施形態では、段差部５ｅを設けてＣリング１７を排気管１８側により近付けて配置することができる分、振幅がより小さい位置で振動の抑制を図ることができるため、振動抑制効果をより増大させることができ、Ｃリング１７もより小型化したものを使用することができる。
【００４２】
さらに、本実施形態では、Ｃリング１７を、複数の端子部７を取り囲むように、これら端子部７に対してセンサ部３の中心軸の径方向外側に配置している。
【００４３】
また、本実施形態では、段差部５ｅに、軸方向に対して傾斜する傾斜面（軸方向一方側へ向かうほど拡径されるテーパ面）を設け、この傾斜面にＣリング１７を装着してある。このため、Ｃリング１７によって、絶縁碍子５に軸方向ならびに径方向の双方に弾性力を作用させることができ、比較的簡素な構成によって絶縁碍子５のホルダ部８への押し付けと振動抑制との双方の効果を得ることができる。
【００４４】
次に、センサ部３の構成について説明する。
【００４５】
本実施形態にかかるセンサ部３は、基体部２８を有しており、この基体部２８は、図２および図３に示すように、細長いロッド状に形成された心棒部となるヒータ部であるとともに、例えばアルミナ等のセラミックス材料により小径の中実ロッド状に形成された芯ロッドとしてのヒータコア２１と、ヒータパターン２２と、絶縁性のヒータ被覆層２３とを備えている。
【００４６】
ここで、ヒータパターン２２は、例えばアルミナを混合した白金等の発熱性導体材料からなり、ヒータコア２１の外周面に曲面印刷等の手段を用いて形成されている。また、ヒータパターン２２は、ヒータコア２１の先端側から基端側に向けて延びる一対のリード部２２ａ，２２ａを有しており、これらのリード部２２ａ，２２ａは、ヒータコア２１の基端側で各端子部７に接続されている。
【００４７】
このヒータパターン２２は、外部のヒータ電源（図示せず）から各リード部２２ａ，２２ａを介して給電されることにより、例えばヒータコア２１の温度が約７２０℃〜８００℃程度の温度となるように当該ヒータコア２１を発熱させるものである。
【００４８】
また、ヒータ被覆層２３は、ヒータパターン２２をリード部２２ａ，２２ａと一緒に径方向外側から保護するために、例えばアルミナ等のセラミックス材料を曲面印刷等の手段でヒータコア２１の外周側に厚膜印刷することにより形成されている。
【００４９】
また、図２に示すように、基体部２８の表面上には前述のヒータパターン２２とは別の位置に形成された緩和層２７を含んで順次積層された機能層３０および当該機能層３０の外面を全体的に覆う保護層３１等が曲面印刷等の手段を用いて積層化するように形成されている。
【００５０】
機能層３０は、図２および図３に示すように、酸素イオン伝導性を有する固体電解質層２４と、この固体電解質層２４の基体部２８側に位置する内側電極層２５と、この内側電極層２５に対して固体電解質層２４の反対側に位置する外側電極層２６と、固体電解質層２４の基体部２８側に位置し、固体電解質層２４に向けて基準ガスである外気（大気）を導く緩和層２７とを含んでいる。
【００５１】
固体電解質層２４は、例えばジルコニアの粉体中に所定重量％のイットリアの粉体を混合させたペースト状物により形成されている。そして、この固体電解質層２４は、内側電極層２５と外側電極層２６との間で、周囲の酸素濃度差に応じた起電力を発生させ、その厚さ方向に酸素イオンを輸送するものである。すなわち、固体電解質層２４と一対の電極である内側電極層２５および外側電極層２６とで、酸素濃度を電気信号として取り出す酸素測定部２９が形成されている。また、図２に示すように、固体電解質層２４は、その一部がヒータコア２１や後述する緩和層２７に接するように形成されている。このように、緩和層２７は、少なくとも基体部２８（本実施形態ではヒータコア２１）と固体電解質層２４との界面に形成されるものである。
【００５２】
内側電極層２５および外側電極層２６は、それぞれ導電性を有し、かつ酸素が通過できる材料（例えば白金等）により形成されている。そして、内側電極層２５および外側電極層２６にはそれぞれリード線部２５ａ，２６ａが一体的に延設されており、これらのリード線部２５ａ，２６ａによって内側電極層２５と外側電極層２６との間に生じた出力電圧を検出できるようになっている。
【００５３】
また、機能層３０とヒータパターン２２とは基体部２８の表面上の径方向の対向位置に設けられている。
【００５４】
緩和層２７は、例えばアルミナの粉体（所定重量のジルコニアの粉体を混合してもよい）からなるペースト状物を曲面印刷等の手段を用いて基体部２８（本実施形態ではヒータコア２１）の表面の外周側に厚膜印刷することで図２に示すような円弧状に形成されている。
【００５５】
そして、緩和層２７は連続気泡からなる空孔を有する多孔質構造に形成されており、センサ部３の周囲を流れる被測定ガスの一部を、図３に示す後端部の端面から矢示Ａ方向（軸方向）へと移動させて緩和層２７の内部に拡散させつつ、この被測定ガスを前述の内側電極層２５に向けて透過させる機能を有している。
【００５６】
なお、本実施形態では、緩和層２７は、固体電解質層２４の面積よりも小さく形成されるとともに、絶縁性材料（例えばアルミナ）と固体電解質（例えばジルコニア）とのセラミック混合体により形成されており、当該緩和層２７は、固体電解質層２４の焼結時に固体電解質層２４とヒータコア２１との間に生じる応力差を緩和する機能も有している。
【００５７】
さらに、固体電解質層２４を除いた機能層３０の外面（リード線部２５ａ，２６ａおよび緩和層２７の一部外面）には、保護層３１が形成されており、この保護層３１の外面には、拡散層３２が保護層３１や固体電解質層２４を覆うように形成されており、この拡散層３２の外面には、スピネル保護層３３が拡散層３２の外面を含めた領域を覆うように形成されている。
【００５８】
保護層３１は、測定ガス中の酸素が内面側に透過できない材料、例えば、アルミナ等のセラミック材料によって形成されている。そして、この保護層３１は、固体電解質層２４の一部外面および両電極層２５，２６の領域を除いて、例えば外側電極層２６が露出するように形成されている。
【００５９】
拡散層３２は、外部に露出される外側電極層２６を外側から覆い、測定ガス中の有害ガス、ダスト等は内面側に通過できないが、測定ガス中の酸素は通過できる材質、例えば、アルミナと酸化マグネシウムの混合物の多孔質構造体によって形成されている。
【００６０】
スピネル保護層３３は、測定ガス中の酸素を通過できる多孔質構造をしており、保護層３１より荒い多孔質体によって形成されている。
【００６１】
さらに、本実施形態にかかるセンサ部３の、当該センサ部３とホルダ部８との嵌挿部分をシールするシール部１１に対応する部位には、セラミック粉２０の圧縮時にセラミック粉２０がズレてしまうのを抑制するズレ防止部材３４としての多孔質材３５が形成されている。本実施形態では、この多孔質材３５は、多孔質層（ポーラス層）３６として拡散層３２と同一面上に形成されている。
【００６２】
ここで、多孔質層３６（多孔質材３５）は、例えばアルミナとジルコニアとからなる混合材料の粉体に、空孔形成剤としてのカーボン粉（平均粒径２〜１６μｍ）等を１０〜５５重量パーセント程度添加したペースト状物を保護層３１の外周側に印刷し、センサ部３の焼成時にカーボン粉（空孔形成剤）を焼き飛ばすことで形成されており、センサ部３の焼成時に、多孔質層３６（多孔質材３５）の内部に連続気泡となる空孔が形成されることになる。
【００６３】
次に、センサ部３の製造方法を説明する。
【００６４】
上述したセンサ部３は、一連の印刷工程で形成される。まず、アルミナ等のセラミック材料を射出成形してヒータコア２１を製造した後、このヒータコア２１を回転させつつ、ヒータコア２１の外面の略半分領域（図３中下側）に、ヒータパターン２２，ヒータ被覆層２３を曲面スクリーン印刷して形成する。
【００６５】
次に、ヒータコア２１の外面で、かつ、ヒータパターン２２の領域とは逆の半分領域（図３中上側）に、緩和層２７を曲面スクリーン印刷によって形成する。
【００６６】
そして、ヒータコア２１の外面に緩和層２７の上から白金等からなる導電性ペーストを曲面スクリーン印刷して内側電極層２５及びそのリード線部２５ａを一体に形成する。
【００６７】
次に、内側電極層２５及び緩和層２７の上面に例えば、ジルコニアとイットリアとからなるペースト状物を曲面スクリーン印刷して緩和層２７の面積よりも大きく酸素イオン伝導性を有する固体電解質層２４を形成する。
【００６８】
その後、固体電解質層２４の外面に白金等からなる導電性ペーストを曲面スクリーン印刷して外側電極層２６及びそのリード線部２６ａを一体に形成する。
【００６９】
こうして機能層３０を形成するとともに、機能層３０の外面（外側電極層２６及び固体電解質層２４の外面を除いた領域）に例えば、アルミナと酸化マグネシウムからなるペースト状物を曲面スクリーン印刷して保護層３１を形成する。
【００７０】
ここで、保護層３１は、両電極２５，２６のリード線部２５ａ，２６ａ及び緩和層２７の一部を覆うように形成されており、リード線部２５ａ，２６ａを保護するとともに、緩和層２７をシールする機能を有している。
【００７１】
このように、保護層３１で両電極２５，２６のリード線部２５ａ，２６ａ及び緩和層２７の一部を覆うことで、緩和層２７に導入される空気の漏れを確実に防止できるようにしている。
【００７２】
次いで、固体電解質層２４の全領域、及び保護層３１の一部外面を覆うように拡散層３２が形成される。
【００７３】
拡散層３２は、焼成後に多孔質構造となり、固体電解質層２４を保護するとともに、被測定ガスを外側電極層２６に拡散する機能を有している。
【００７４】
また、拡散層３２と同一面上の印刷工程において、保護層３１の外面に、アルミナとジルコニアとからなる混合材料の粉体に空孔形成剤としてのカーボン粉等を１０〜５５重量パーセント程度添加したペースト状物を曲面スクリーン印刷して多孔質層３６を形成する。
【００７５】
次いで、多孔質層３６を除いた領域で外側電極層２６及び固体電解質層２４の外面のみならずヒータ被覆層２３の外面、つまり、ヒータコア２１の外面の円周方向の全領域に亘って、例えば、アルミナと酸化マグネシウムからなるペースト状物を曲面スクリーン印刷してスピネル保護層３３を形成し、円柱状作成物を形成することで曲面スクリーン印刷工程を終了する。
【００７６】
そして、一連の印刷工程を終えた円柱状作成物を高熱（例えば１４００℃から１５００℃）で焼成することにより一体的に焼結されたセンサ部３を得ることができる。
【００７７】
このとき、緩和層２７及び多孔質層３６は、ジルコニアとアルミニウムの混合材料に、さらに例えばカーボン等の空孔形成剤（焼失剤）を加えて混合した物をパターニングし、それを焼成することで多孔質構造としている。
【００７８】
また、内側電極層２５の材料として、貴金属材料（例えば白金等）に例えばテオブロミン等の空孔形成剤（焼失剤）を加えて混合した物を用いることで、焼成時に空孔形成剤（焼失剤）が焼き飛ばされて電極内に空孔ができ、内側電極層２５を多孔質構造とすることができる。
【００７９】
なお、緩和層２７は、固体電解質層２４を通じて内側電極層２５へ輸送されてくる酸素を図持しない経路によって逃散させるガス逃散路としての機能もある。とくに、本実施形態にかかる緩和層２７は、セラミック混合体に空孔形成剤を混合した材料を用いて形成されているため、焼成時に空孔形成剤が焼き飛ばされて層内に空孔ができ、緩和層２７を多孔質構造にすることができる。その結果、内側電極層２５から供給された余剰酸素を検出素子部へ排出することができるようになり、酸素の圧力の上昇による素子割れを防止することが可能になる。
【００８０】
さらに、本実施形態では、多孔質層３６は、セラミック粉２０が圧縮されることによりセラミック粉２０に係合する係合部としての微細な凹凸部３６ａを有している。そして、セラミック粉２０と多孔質層３６の凹凸部３６ａとによって発生する摩擦力により、圧縮したセラミック粉２０のセンサ部３に対するズレを抑制するようにしている。すなわち、多孔質層３６は摩擦部材としての機能も有している。
【００８１】
このように、ズレ防止部材３４を多孔質構造の多孔質層３６とすることにより、セラミック粉２０を圧縮した場合に、そのセラミック粉２０が多孔質層３６の空孔内に入り込みやすくなり、両者がより密に結合してシール性をより一層向上することができる。この場合、上記空孔を係合部としての凹凸部３６ａとして用いることができる。
【００８２】
ところで、多孔質層３６は、図４（ａ）に示すように、シール材収納スペース１０の底面１０ｂに当接しており、この状態でセラミック粉２０を多孔質層３６とシール材収納スペース１０の内周との間に充填するようになっている。
【００８３】
そして、図４（ｂ）に示すように、押圧部材１９を押圧してセラミック粉２０を圧縮することにより、セラミック粉２０はシール材収納スペース１０の傾斜面１０ａ側に押し付けられる。このとき、底面１０ｂには多孔質層３６が当接しており、ホルダ部８とセンサ部３との隙間が堰止めされているため、セラミック粉２０がホルダ部８の挿入孔８ａ内に流入するのを阻止することができる。
【００８４】
また、本実施形態では、セラミック粉２０を圧縮した状態で当該セラミック粉２０が多孔質層３６の上端を覆っているため、多孔質層３６の内部を通過するガス（矢印ａで示す）をセラミック粉２０で遮断することができる。
【００８５】
なお、多孔質層３６（多孔質材３５）は、いわゆるアンカー効果を十分に発揮するためにその気孔率が３０パーセント以上８０パーセント以下となるように設定されている。
【００８６】
ここで、図５に示す空孔形成剤の添加量と気孔率との関係を見ると、多孔質層３６に添加される空孔形成剤の量の増大に伴って当該多孔質層３６に形成される気孔率が増加することが理解される。また、アンカー効果を十分に発揮するためには多孔質層３６の気孔率は３０〜８０パーセントに収めることが好ましく、その時の空孔形成剤の含有率は、図４よりほぼ１０重量パーセント以上５５重量パーセント以下とする必要があることが理解される。
【００８７】
この空孔形成剤はセンサ部３の焼成時に焼き飛ばされて多孔質層３６の内部に連続気泡となる空孔を形成するものである。
【００８８】
上述したように、本実施形態では、多孔質層３６は、例えばアルミナとジルコニアとからなる混合材料の粉体に、空孔形成剤としてのカーボン粉（平均粒径２〜１６μｍ）等を１０〜５５重量パーセント程度添加したペースト状物を保護層３１の外周側に印刷することにより形成されている。
【００８９】
これにより、多孔質層３６の内部にある程度大きな空孔を形成することができる。
【００９０】
なお、空孔形成剤の含有量が１０重量パーセント未満である場合には、空孔を連続的に形成することが困難であり、セラミック粉２０を圧縮した場合に空孔内への入り込みが不十分となりセラミック粉２０との付着強度を確保することができなくなる。
【００９１】
また、空孔形成剤の含有量を５５重量パーセント以上とした場合は空孔の数が多くなり、多孔質層３６自体の強度が低下してしまう。
【００９２】
ところで、本実施形態では、多孔質層３６（多孔質材３５）の気孔率が３０パーセント以上８０パーセント以下となるように、空孔形成剤（焼失剤）の含有率を１０重量パーセント以上５５重量パーセント以下に設定しているが、多孔質層３６（多孔質材３５）の気孔率をその範囲内（３０パーセント以上８０パーセント以下）に確実に収めるためには、空孔形成剤（焼失剤）の含有率を１５重量パーセント以上５０重量パーセント以下に設定するのがより好ましい。
【００９３】
以上の本実施形態によれば、セラミック粉２０とセンサ部３のうちセンサ部３側に、そのセラミック粉２０が圧縮されることによりセラミック粉２０のズレを抑制するズレ防止部材３４を設けたので、セラミック粉２０を圧縮したときにズレ防止部材３４によりそのセラミック粉２０のズレを抑制できる。つまり、本実施形態ではセラミック粉２０がズレ防止部材３４である多孔質層３６の微細な凹凸部３６ａに入り込むことによってセラミック粉２０のズレを抑制できる。このようにして、ズレを抑制したセラミック粉２０がホルダ部８とセンサ部３との間の隙間に入り込むのを抑制して、センサ部３とホルダ部８との間のシール性を向上することができる。
【００９４】
また、本実施形態によれば、ズレ防止部材は、セラミック粉２０とセンサ部３との間に介装した摩擦部材となる多孔質層３６（多孔質材３５）によって構成されるので、多孔質層３６（多孔質材３５）の多孔質部分によってセラミック粉２０のズレ抑制効果をより一層高めることができる。
【００９５】
さらに、本実施形態によれば、摩擦部材とした多孔質層３６は、セラミック粉２０が圧縮されることによりセラミック粉２０に係合する係合部としての微細な凹凸部３６ａを有しているため、当該凹凸部３６ａによって圧縮したセラミック粉２０のズレを効率良く抑制できる。
【００９６】
さらにまた、多孔質材３５を、センサ部３の最外側に設けられる多孔質層３６として形成したので、多孔質材３５をセンサ部３と一体化してシール効果をより高めることができる。
【００９７】
また、本実施形態によれば、例えばアルミナとジルコニアとからなる混合材料の粉体に、空孔形成剤としてのカーボン粉（平均粒径２〜１６μｍ）等を１０〜５５重量パーセント程度添加したペースト状物を保護層３１の外周側に印刷し、センサ部３の焼成時にカーボン粉（空孔形成剤）を焼き飛ばして多孔質層３６（多孔質材３５）の内部に連続気泡となる空孔を形成することで、多孔質層３６（多孔質材３５）を形成したので、微細な凹凸部３６ａを容易に形成することができ安価な製品を提供することができる。
【００９８】
さらに、焼失剤の添加量をほぼ１０〜５５重量パーセントとしたことにより、アンカー効果を十分に発揮できる気孔率（３０〜８０パーセント）を有する多孔質層３６（多孔質材３５）を提供することができる。
【００９９】
ところで、本発明のガスセンサは上記実施形態を例示して説明したが、上記実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。
【０１００】
例えば、上記実施形態では、ガスセンサとして酸素センサを例示したが、これに限ることなく、他のガス成分を検出するセンサであっても本発明を実施できる。
【０１０１】
また、摩擦部材をセンサ部の外周に設けた多孔質層として形成したが、センサ部外周の全周に亘って摩擦部材を設ける必要はなく、シール材収納スペースの形状に応じて様々な形状とすることも可能である。また、使用環境によっては、例えば、金属やプラスチックによって摩擦部材を形成することも可能である。
【０１０２】
さらに、摩擦部材はシール材とセンサ部のうちセンサ部側に設けたが、シール材側に摩擦部材を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の一実施形態にかかるガスセンサの縦断面図。
【図２】センサ部を示す図であって、（ａ）は、センサ部の側面図、（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明の一実施形態にかかるセンサ部の構成を示す分解斜視図
【図４】本発明の一実施形態にかかるシール部の拡大断面図であって、（ａ）は、シール材の圧縮前の状態を示す拡大断面図、（ｂ）は、シール材の圧縮状態を示す拡大断面図。
【図５】本発明の一実施形態にかかるガスセンサに用いる多孔質材の焼失剤と気孔率の関係をグラフで示す説明図。
【符号の説明】
【０１０４】
１  ガスセンサ
２ａ  ガス測定部
３  センサ部
８  ホルダ部
８ａ  挿入孔
９  プロテクタ
１０  シール材収納スペース
１１  シール部
１３  ケーシング
２０  セラミック粉（シール材）
３４  ズレ防止部材
３５  多孔質材（摩擦部材）
３６  多孔質層
３６ａ  微細な凹凸部（係合部）
【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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