(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状ガスセンサ素子と該板状ガスセンサ素子が気密的に挿通される筒状の素子側絶縁碍子と，該素子側絶縁碍子が環状の金属パッキンを介して気密的に挿通される筒状のハウジングとを有し，
上記ハウジングの内側面は，金属パッキンを介して上記素子側絶縁碍子を支承し，ガスセンサ軸方向と交差する環状平面からなる受け面を有し，
上記素子側絶縁碍子は，小径部と該小径部より径大に構成された大径部となり，かつ上記素子側絶縁碍子の外側面は，ガスセンサ軸方向に立ち上がる小径部側面と，該小径部側面から径方向外側に延びるテーパー面と，該テーパー面から再びガスセンサ軸方向に立ち上がる大径部側面とを有し，
上記受け面は，金属パッキンを介して上記テーパー面を支承し，
上記テーパー面と上記金属パッキンとは，上記テーパー面の外周端部において当接し，両者の当接形状は接触であり，上記テーパー面と上記受け面とは非平行であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
請求項１において，上記テーパー面は外傾きに構成し，上記テーパー面の開き角をα，上記受け面の開き角をβとすると，α＞β及びα−β＝５〜２０°であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項３】
請求項１において，上記テーパー面は内傾きに構成し，上記テーパー面の開き角をα，上記受け面の開き角をβとすると，α＞β及びα−βは０より大きく，４０°以下であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
板状ガスセンサ素子と該板状ガスセンサ素子が気密的に挿通される筒状の素子側絶縁碍子と，該素子側絶縁碍子が環状の金属パッキンを介して気密的に挿通される筒状のハウジングとを有し，
上記ハウジングの内側面は，金属パッキンを介して上記素子側絶縁碍子を支承し，ガスセンサ軸方向と交差する環状平面からなる受け面を有し，
上記素子側絶縁碍子は，小径部と該小径部より径大に構成された大径部となり，かつ上記素子側絶縁碍子の外側面は，ガスセンサ軸方向に立ち上がる小径部側面と，該小径部側面から径方向外側に延びるテーパー面と，該テーパー面から再びガスセンサ軸方向に立ち上がる大径部側面とを有し，
上記受け面は，金属パッキンを介して上記テーパー面を支承し，
上記テーパー面と上記金属パッキンとは，上記テーパー面の内周端部において当接し，両者の当接形状は接触であり，上記テーパー面と上記受け面とは非平行であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項５】
請求項４において，上記テーパー面は内傾きに構成し，上記テーパー面の開き角をα，上記受け面の開き角をβとすると，α＜β及びβ−αは５°より大きく，２０°以下であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項６】
板状ガスセンサ素子と該板状ガスセンサ素子が気密的に挿通される筒状の素子側絶縁碍子と，該素子側絶縁碍子が環状の金属パッキンを介して気密的に挿通される筒状のハウジングとを有し，
上記ハウジングの内側面は，金属パッキンを介して上記素子側絶縁碍子を支承し，ガスセンサ軸方向と交差する環状平面からなる受け面を有し，
上記素子側絶縁碍子は，小径部と該小径部より径大に構成された大径部となり，かつ上記素子側絶縁碍子の外側面は，ガスセンサ軸方向に立ち上がる小径部側面と，該小径部側面から径方向外側に延びるテーパー面と，該テーパー面から再びガスセンサ軸方向に立ち上がる大径部側面とを有し，
上記受け面は，金属パッキンを介して上記テーパー面を支承し，
上記テーパー面と上記金属パッキンとは，上記テーパー面の外周端部において当接し，両者の当接形状は接触であり，
上記テーパー面の開き角をα，上記受け面の開き角をβとすると，α＞β及びα−βは０より大きく，４０°以下であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項７】
請求項６において，上記接触において接触幅は１０〜１００μｍであることを特徴とするガスセンサ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項において，上記テーパー面と上記金属パッキンとの接触形状は環であり，環の９８％以上が連続していることを特徴とするガスセンサ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項において，上記金属パッキンのビッカース硬度は５０〜２００Ｈｖであることを特徴とするガスセンサ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項において，上記金属パッキンと当接する外周端部または内周端部の形状は環であり，該外周端部または内周端部の真円度＝｛（環の最大径−環の最小径）／２｝は０．１以下であることを特徴とするガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，内燃機関の排気系等に設置し，特定ガス濃度等を測定するガスセンサに関する。
【０００２】
【従来技術】
自動車エンジンの排気系にガスセンサを設置し，排気ガス中で酸素濃度やＮＯｘ濃度等を測定して，エンジンの燃焼制御に利用することがある。
このガスセンサは，例えば，ガスセンサ素子と該ガスセンサ素子を気密的に挿通する筒状の素子側絶縁碍子と，該素子側絶縁碍子を環状の金属パッキンを介して気密的に挿通する筒状のハウジング等より構成する。
【０００３】
ハウジングの先端側はガスセンサ素子の先端を覆うように被測定ガス側カバーを設ける。被測定ガス側カバーの内部は被測定ガス側雰囲気である。ハウジングの基端側に大気側カバーを設ける。大気側カバーの内部は大気側雰囲気である。上記ガスセンサ素子と上記素子側絶縁碍子，上記素子側絶縁碍子と上記ハウジングは互いに気密的に当接する。
【０００４】
ところでガスセンサ素子は被測定ガスに接する被測定ガス側電極と基準ガスとなる大気と接する基準電極とを有し，両者間に生じるイオン電流や電位差を基に被測定ガス中の特定ガス濃度を測定する。
よって，ガスセンサ素子の被測定ガス側電極を被測定ガス側雰囲気に，基準電極を大気側雰囲気に曝すが，大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密シール性が不充分であると正確な特定ガス濃度の測定が難しくなる。
大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気の境目となる個所はガスセンサ内にいくつかあるが，その中のひとつが素子側絶縁碍子とハウジングとの間にある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１９３９７１号公報
【０００６】
【解決しようとする課題】
ところで，従来，図１６に示すごとく，素子側絶縁碍子３とハウジング１０との間の気密性は，素子側絶縁碍子３のテーパー面３３と該テーパー面３３を受けるハウジング１０の受け面１０３と両者間に配置する環状の金属パッキン１１とが担っていた。
金属パッキン１１は受け面１０３及びテーパー面３３に対してほぼ全面当接し，金属パッキン１１の下面１１２−受け面１０３間，金属パッキン１１の上面１１１−テーパー面３３間は面接触の状態にあった。
【０００７】
しかしながら，素子側絶縁碍子３のテーパー面３３が金属パッキン１１に対して当接する当接面の形状のばらつきが大きく，テーパー面３３と金属パッキン１１との間で気密不良の生じることが多かった。
そのため，金属パッキン１１に粉末シール材等の別のシール材を併用して，被測定ガス側雰囲気と大気側雰囲気との気密分離を実現することが多かった。
【０００８】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，素子側絶縁碍子とハウジングとの間の気密シール性を金属パッキンのみで実現したガスセンサを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
第１の発明は，板状ガスセンサ素子と該板状ガスセンサ素子が気密的に挿通される筒状の素子側絶縁碍子と，該素子側絶縁碍子が環状の金属パッキンを介して気密的に挿通される筒状のハウジングとを有し，
上記ハウジングの内側面は，金属パッキンを介して上記素子側絶縁碍子を支承し，ガスセンサ軸方向と交差する環状平面からなる受け面を有し，
上記素子側絶縁碍子は，小径部と該小径部より径大に構成された大径部となり，かつ上記素子側絶縁碍子の外側面は，ガスセンサ軸方向に立ち上がる小径部側面と，該小径部側面から径方向外側に延びるテーパー面と，該テーパー面から再びガスセンサ軸方向に立ち上がる大径部側面とを有し，
上記受け面は，金属パッキンを介して上記テーパー面を支承し，
上記テーパー面と上記金属パッキンとは，上記テーパー面の外周端部において当接し，両者の当接形状は接触であり，上記テーパー面と上記受け面とは非平行であることを特徴とするガスセンサにある（請求項１）。
【００１０】
第２の発明は，板状ガスセンサ素子と該板状ガスセンサ素子が気密的に挿通される筒状の素子側絶縁碍子と，該素子側絶縁碍子が環状の金属パッキンを介して気密的に挿通される筒状のハウジングとを有し，
上記ハウジングの内側面は，金属パッキンを介して上記素子側絶縁碍子を支承し，ガスセンサ軸方向と交差する環状平面からなる受け面を有し，
上記素子側絶縁碍子は，小径部と該小径部より径大に構成された大径部となり，かつ上記素子側絶縁碍子の外側面は，ガスセンサ軸方向に立ち上がる小径部側面と，該小径部側面から径方向外側に延びるテーパー面と，該テーパー面から再びガスセンサ軸方向に立ち上がる大径部側面とを有し，
上記受け面は，金属パッキンを介して上記テーパー面を支承し，
上記テーパー面と上記金属パッキンとは，上記テーパー面の内周端部において当接し，両者の当接形状は接触であり，上記テーパー面と上記受け面とは非平行であることを特徴とするガスセンサにある（請求項４）。
【００１１】
第３の発明は，板状ガスセンサ素子と該板状ガスセンサ素子が気密的に挿通される筒状の素子側絶縁碍子と，該素子側絶縁碍子が環状の金属パッキンを介して気密的に挿通される筒状のハウジングとを有し，
上記ハウジングの内側面は，金属パッキンを介して上記素子側絶縁碍子を支承し，ガスセンサ軸方向と交差する環状平面からなる受け面を有し，
上記素子側絶縁碍子は，小径部と該小径部より径大に構成された大径部となり，かつ上記素子側絶縁碍子の外側面は，ガスセンサ軸方向に立ち上がる小径部側面と，該小径部側面から径方向外側に延びるテーパー面と，該テーパー面から再びガスセンサ軸方向に立ち上がる大径部側面とを有し，
上記受け面は，金属パッキンを介して上記テーパー面を支承し，
上記テーパー面と上記金属パッキンとは，上記テーパー面の外周端部において当接し，両者の当接形状は接触であり，
上記テーパー面の開き角をα，上記受け面の開き角をβとすると，α＞β及びα−βは０より大きく，４０°以下であることを特徴とするガスセンサにある（請求項６）。
【００１２】
第１〜第３の発明にかかる作用効果につき説明する。
テーパー面の外周端部や内周端部は，テーパー面の他の部分と比較して真円に近い形状である（後述する図５，図１３参照）。そのため金属パッキンと外周端部や内周端部とが当接する場合，両者間の接触状態は気密シール性が高く，安定した接触状態となる。
【００１３】
以上，本発明によれば，素子側絶縁碍子とハウジングとの間の気密シールを金属パッキンのみで実現したガスセンサを提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
第１〜第３の発明において，素子側絶縁碍子は小径部と大径部とを備えた円筒形状で，セラミック等よりなる。小径部と大径部との間は段状に構成され，この段状となった部分にテーパー面がある（図２等参照）。
小径部からテーパー面へと切り替わるコーナー部を曲面に構成することができる。また，テーパー面から大径部へと切り替わるコーナー部を面取りして斜面状とすることもできる（図４等参照）。
【００１５】
上記ガスセンサ軸方向は，略円筒形のガスセンサにおける中心軸と平行方向であり，上記テーパー面は，上記ガスセンサの中心軸と垂直に交わる方向に広がる環状平面として構成することができる。また，上記テーパー面は，適当な角度で上記ガスセンサの中心軸と交わる方向に広がる環状平面として構成することもできる。
前者の場合，後述するテーパー面の開き角が１８０°となる。
【００１６】
また，第１〜第３の発明において，外周端部はテーパー面から再びガスセンサ軸方向に立ち上がる大径部側面との境界となるコーナー部である。このコーナー部が上述したように面取りされている場合は，より内側の端部を指す。
また，内周端部とは，小径部側面とテーパー面との境界となるコーナー部で，このコーナー部が上述したように曲面である場合は，曲面の終了する，より外周側を採用する。
詳細は後述する実施形態例１の図４等に記載した。
【００１７】
また，上記金属パッキンは，中央にガスセンサ素子を挿通する穴を設けた環状板で，断面形状はハ字状等となる。金属パッキンの上面は素子側絶縁碍子のテーパー面に，下面は受け面に当接する。上面と下面は平行に構成することもできるが，非平行に構成することもある。
【００１８】
また，上記ハウジングは金属製の円筒形状で，内側面に素子側絶縁碍子を支持するための受け面を有する。上記受け面は径方向内側に突出する段部等から構成する。
【００１９】
また，第１〜第３の発明において，板状ガスセンサ素子とは，被測定ガスに接する被測定ガス側電極と基準ガスとなる大気と接する基準電極とを有し，両者間に生じるイオン電流や電位差を基に被測定ガス中の特定ガス濃度を測定する素子である。板状の固体電解質体や絶縁板等を積層して構成され，ヒータを一体的に設けることもある。
また，この板状ガスセンサ素子は例えば被測定ガス中の酸素濃度，ＮＯｘ濃度，ＣＯ濃度，ＨＣ濃度等を測定する。また，複数のガス濃度を測定することもできる。
また，第１〜第３の発明にかかるガスセンサは，車両の内燃機関の排気系に設置して内燃機関の燃焼制御に使用することができる。
【００２０】
また，第３の発明にかかる開き角については，該開き角を上述のように構成することで，素子側絶縁碍子の外周端部が確実に金属パッキンに当接することとなり，安定した接触状態を維持して，高い気密性を確保することができる。
α−βが４０°を越えた場合は，金属パッキンに素子側絶縁碍子が必要以上に食い込み金属パッキンの破断が生じるおそれがある。
【００２１】
また，第３の発明において，受け面の開き角βは１４４〜１５７°であることが好ましい。
開き角βが１５７°より大きい場合は金属パッキンの変形を誘発し，気密シール性が低下するおそれがある。
１４４°未満である場合は，ハウジング面に対する垂直分力が低下し，ハウジングに対して金属パッキンを押し付ける力がかかりにくくなり，ロスが大となるおそれがある。
【００２２】
また，受け面と金属パッキンとの間の接触面積が狭くなりやすく（特に金属パッキンの内周側に隙間が発生する等して），気密シール可能な径方向の幅が狭くなり，被測定ガスによる腐食で気密シール性が低下しやすくなるおそれがある。また，金属パッキンの下面に加わる圧力，つまり面圧が上昇し，金属パッキンにクリープが発生するおそれがある。
また，より好ましい角度は１４５〜１５５°であり，更に好ましくは１４９〜１５１°である。
【００２３】
また，第１の発明において，上記テーパー面と，上記受け面とは非平行である。
これにより，素子側絶縁碍子の外周端部が確実に金属パッキンに当接することになり，安定した接触状態を確保して，高い気密シール性を得ることができる。
【００２４】
また，上記テーパー面は外傾きに構成し，上記テーパー面の開き角をα，上記受け面の開き角をβとすると，α＞β及びα−β＝５〜２０°であることが好ましい（請求項２）。
【００２５】
上記開き角は，後述する図３に示すごとく，ガスセンサの中心軸を通る断面で，テーパー面をガスセンサ中心軸の方向へ延長した場合，一方の側からの延長面とこれと反対側からの延長面とが形成する角度で，ガスセンサの基端側に開いた部分を開き角とする。受け面の開き角の定義も同様である。
【００２６】
また，外傾きは，後述する図３及び図４に示すように径方向外側から内側に向かって，ガスセンサ先端側（図面下方がガスセンサの先端側となる）に傾斜する。
開き角を上述のように構成することで，安定した接触状態を得て，高い気密性を確保することができる。
【００２７】
α−βが５°未満である際は，気密シール性が低下するおそれがある。２０°を越えた場合は，金属パッキンに対する垂直分力が低下して，ハウジングに対して金属パッキンを押し付ける力がかかりにくくなり，気密シール性が低下するおそれがある。
【００２８】
また，上記テーパー面は内傾きに構成し，上記テーパー面の開き角をα，上記受け面の開き角をβとすると，α＞β及びα−βは０より大きく，４０°以下であることが好ましい（請求項３）。
開き角を上述のように構成することで，安定した接触状態を得て，高い気密性を確保することができる。
また，α−βが４０°を越えた場合は，金属パッキンに素子側絶縁碍子が必要以上に食い込み金属パッキンの破断が生じるおそれがある。
また，内傾きは，後述する図９に示すように径方向内側から外側に向かって，ガスセンサ先端側（図面下方がガスセンサの先端側となる）傾斜する状態を示す。
【００２９】
また，上記受け面の開き角βは１４４〜１５７°であることが好ましい。
開き角βが１５７°より大きい場合は金属パッキンの変形を誘発し，気密シール性が低下するおそれがある。
１４４°未満である場合は，ハウジング面に対する垂直分力が低下し，ハウジングに対して金属パッキンを押し付ける力がかかりにくくなり，ロスが大となるおそれがある。
【００３０】
また，受け面と金属パッキンとの間の接触面積が狭くなりやすく（特に金属パッキンの内周側に隙間が発生する等して），気密シール可能な径方向の幅が狭くなり，被測定ガスによる腐食で気密シール性が低下しやすくなるおそれがある。また，金属パッキンの下面に加わる圧力，つまり面圧が上昇し，金属パッキンにクリープが発生するおそれがある。そしてより好ましい角度は１４５〜１５５°で，更に好ましくは１４９〜１５１°である。
【００３１】
また，第２の発明において，上記テーパー面と上記受け面とは非平行である。
これにより，素子側絶縁碍子の内周端部が確実に金属パッキンに当接することになり，安定した接触状態を確保して，高い気密性を得ることができる。
【００３２】
また，上記テーパー面は内傾きに構成し，上記テーパー面の開き角をα，上記受け面の開き角をβとすると，α＜β及びβ−αは５°より大きく，２０°以下であることが好ましい（請求項５）。
開き角を上述のように構成することで，安定した接触状態となり，高い気密性を得ることができる。
【００３３】
β−αが５°未満である際は，気密シール性が低下するおそれがある。２０°を越えた場合は，金属パッキンに対する垂直分力が低下し，ハウジングに対して金属パッキンを押し付ける力がかかりにくくなり，気密シール性が低下するおそれがある。
なお受け面の開き角の好ましい値は上述と同様に１４４〜１５７°であり，より好ましい角度は１４５〜１５５°，更に好ましくは１４９〜１５１°である。
【００３４】
次に，第１〜第３の発明において，上記接触において接触幅は１０〜１００μｍであることが好ましい（請求項７）。
これにより，安定した接触状態を得て，高い気密性を確保することができる。
接触幅が１０μｍ未満である場合は，テーパー面と金属パッキンとの間の安定接触が困難となり，１００μｍより広い場合は，真円度の安定しない場所でテーパー面と金属パッキンとの接触が生じ，気密シール性が低下するおそれがある。
【００３５】
次に，第１〜第３の発明で，上記テーパー面と上記金属パッキンとの接触形状は環であり，環の９８％以上が連続していることが好ましい（請求項８）。
テーパー面と金属パッキンはテーパー面の全周，金属パッキンの全周に渡って両者が当接していることがもっとも望ましいが，少なくとも周方向に９８％以上当接すれば実質的な気密シール性を得ることができる。
９８％未満である場合は，気密シール性が低下し，気密漏れが生じるおそれがある。
【００３６】
次に，上記金属パッキンのビッカース硬度は５０〜２００Ｈｖであることが好ましい（請求項９）。
これにより，金属パッキンが素子側絶縁碍子とハウジングとの間で適度に変形して，高い気密シール性を得ることができる。
【００３７】
特に，ハウジングの受け面の表面に細かい凹凸が存在する場合は，この凹凸を埋めるように変形することができるため，金属パッキンとハウジング受け面との間に生じる微小隙間を埋めて気密シール性の向上を図ることができる。
【００３８】
硬度が５０Ｈｖ未満である場合は，金属パッキンが柔らかすぎ，テーパー面と金属パッキンとの間の安定的な接触が困難となるおそれがある。
硬度が２００Ｈｖより大きい場合，硬すぎるために金属パッキンとハウジングとの間に生じる微小隙間を，金属パッキンの変形によって埋めることが難しくなり，気密シール性が低下するおそれがある。
【００３９】
また，金属パッキンはチタン，ニッケル合金，純ニッケル，ステンレス等の耐腐食性材料，ステンレスに対しニッケルまたは銅のメッキを施したメッキ材料より構成することができる。
また，上記金属パッキンは厚さ０．１ミリ以上とすることが好ましい。
これにより安定的な接触状態を確保して，高い気密性を確保することができる。
【００４０】
また，上記金属パッキンと当接する外周端部または内周端部の形状は環であり，該外周端部または内周端部の真円度＝｛（環の最大径−環の最小径）／２｝は０．１以下であることが好ましい（請求項１０）。
これにより，金属パッキンと外周端部または内周端部とが確実に安定して接触することができるようになり，金属パッキンと素子側絶縁碍子との間に高い気密シール性を得ることができる。
真円度が０．１より大きい場合は，安定した接触状態が確保できなくなるおそれがある。
また，外周端部や内周端部が真円である場合は，真円度は０となる。
【００４１】
【実施例】
以下に，図面を用いて本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本発明にかかるガスセンサについて，図１〜図８を用いて説明する。
本例のガスセンサ１は，図１〜図４に示すごとく，板状ガスセンサ素子１５と該板状ガスセンサ素子１５が気密的に挿通される筒状の素子側絶縁碍子３と，該素子側絶縁碍子３が環状の金属パッキン１１を介して気密的に挿通される筒状のハウジング１０とを有する。
上記ハウジング１０の内側面は，金属パッキン１１を介して上記素子側絶縁碍子３を支承し，ガスセンサ軸方向と交差する環状平面からなる受け面１０３を有する。
【００４２】
上記素子側絶縁碍子３は，小径部３１と該小径部３１より径大に構成された大径部３２となり，かつ上記素子側絶縁碍子３の外側面は，ガスセンサ軸方向に立ち上がる小径部側面３１０と，該小径部側面３１０から径方向外側に延びるテーパー面３３と，該テーパー面３３から再びガスセンサ軸方向に立ち上がる大径部側面３２とを有する。
【００４３】
なお，ガスセンサ軸方向とは，略筒型のガスセンサ１の中心軸と平行な方向で，図１〜図４では図面の縦方向に相当する。また，先端側とはガスセンサで被測定ガス側カバーのあるほうで図１〜図４では図面下方，基端側はその反対で図面上方である。
【００４４】
上記受け面１０３は，金属パッキン１１を介して上記テーパー面３３を支承し，上記テーパー面３３と上記金属パッキン１１とは，上記テーパー面３３の外周端部３３１において当接し，両者の当接形状は接触である。
【００４５】
以下，詳細に説明する。
本例にかかるガスセンサ１は自動車エンジンの排気系に取付けて排気ガスの酸素濃度から空燃比を検出し，エンジンの空燃比制御に利用する。
図１に示すごとく，ハウジング１０の先端側は外側カバー１３１，内側カバー１３２よりなる二重構造の被測定ガス側カバー１３がある。両カバー１３１，１３２は被測定ガスを導入するための被測定ガス導入穴１３０を有し，ここから被測定ガスを導入して，内側カバー１３２の内部に被測定ガス側雰囲気１４１を形成する。
【００４６】
また，ハウジング１０の基端側は大気側カバー１２がある。大気側カバー１２の基端側の外周面に撥水フィルタ１２２を介して外側カバー１２１を設ける。大気側カバー１２，外側カバー１２１は共に撥水フィルタ１２２と対面する位置に大気導入穴１２０を有する。
【００４７】
また，大気側カバー１２の基端側はより小径に，先端側はより大径であり，径の大きさが切り替わる部分に段部１２９がある。大気側カバー１２内は上記大気導入穴１２０から大気を導入して大気側雰囲気１４２となる。
【００４８】
上記ハウジング１０は略筒状で，内側面には径方向内側に向かう二ヶ所の突出部１０１，１０２を有する。
基端側の突出部１０１での受け面１０３は素子側絶縁碍子３のテーパー面３３を支承する。両者の間には環状の金属パッキン１１が介在し，該金属パッキン１１は純度９９％のニッケル材料より構成する。
そして，受け面１０３，金属パッキン１１，テーパー面３３が当接する部分で，ガスセンサ１内の大気側雰囲気１４２と被測定ガス側雰囲気１４１とが気密的に分離される。
【００４９】
上記素子側絶縁碍子３の基端側の端面には大気側絶縁碍子２２が配置され，該大気側絶縁碍子２２と大気側カバー１２の段部１２９との間には皿バネ２２０がある。
大気側絶縁碍子２２の内部には４本のリード部１６が配置され，板状ガスセンサ素子１５と電気的導通が取れるように両者は接触する。
なお，板状ガスセンサ素子１５は積層型の酸素濃度測定用のヒータ内蔵素子で，センサ出力取出し用の電極を２つ，内蔵されたヒータ通電用の電極を２つ，合計４つの外部導出用の電極端子を有する（図示略）。上記４本のリード部１６はこれらの電極端子とそれぞれ導通するよう接触する。
【００５０】
上記リード部１６の基端側が大気側絶縁碍子２２の外部において，コネクタ部１７を介してリード線１８と接続する。リード線１８は大気側カバー１２の基端側に設けた弾性絶縁部材２３を通じてガスセンサ１外部へ通じる。
【００５１】
図２（ａ）に示すごとく，本例の素子側絶縁碍子３は円筒状のセラミックで，先端側は小径部３１，基端側は小径部３１より径大の大径部３２である。小径部３１と大径部３２との間に径方向外側に延びるテーパー面３３があり，小径部側面３１０とテーパー面３３との間のコーナー部３４は曲面状に，テーパー面３３と大径部側面３２０との間のコーナー部３５は面取りされて斜面状である。図３，図４に示すごとく，テーパー面３３と受け面１０３とは非平行である。
【００５２】
また，図３に示すごとく，上記テーパー面３３と，上記受け面１０３とは非平行であり，テーパー面３３は外傾きに構成し，上記テーパー面３３の開き角をα，上記受け面１０３の開き角をβとすると，α＞β及びα−β＝８°である。
なお，開き角αはテーパー面３３をガスセンサ中心軸の方向へ延長した場合，一方の側からの延長面Ａとこれと反対側から延長した延長面Ｂとが形成する角度で，ガスセンサ１の基端側が開き角αである。また，受け面１０３の開き角βも同様に延長面Ｃと延長面Ｄとが形成する角度と定義する。
【００５３】
金属パッキン１１の下面１１２は受け面１０３と面接触する。また，金属パッキン１１の上面１１１はテーパー面３３の外周端部３３１と接触する。
また，図２（ｂ）に示すごとく，上記外周端部３３１はほぼ真円である。真円度については後述する。
【００５４】
また，上記素子側絶縁碍子３の内側面は板状ガスセンサ素子１５が挿通され，素子側絶縁碍子３の内側面との間はガラス材よりなるシール材２１９を充填する。このシール材２１９のある部分でも大気側雰囲気１４２と被測定ガス側雰囲気１４１とが気密的に分離される。
【００５５】
本例にかかるガスセンサ１の組み立てについて説明する。
素子側絶縁碍子３に板状ガスセンサ素子１５を挿入し，シール材２１９でシールしながら両者を固定する。次いで，素子側絶縁碍子３をハウジング１０に挿入するが，このとき受け面１０３とテーパー面３３との間に金属パッキン１１を配置する。
また，予めリード線１８と板状ガスセンサ素子１５の電極端子に導通するよう接触したリード部１６を配置した大気側絶縁碍子２２を皿バネ２２０と共に大気側カバー１２に挿入する。
【００５６】
そして，大気側カバー１２の段部１２９を押圧しながら，大気側絶縁碍子２２の先端側を素子側絶縁碍子３の基端側と当接させる。上記段部１２９に加わる押圧力は間接的に素子側絶縁碍子３からテーパー面３３，金属パッキン１１，受け面１０３を押圧する。なお，この三者に加わる押圧力は５．８９ｋＮである。
そして，大気側カバー１２の先端側をハウジング１０の基端側に差し込んで，両者の重なり合った部分を溶接する。
その後，ハウジング１０の先端側に被測定ガス側カバー１３を溶接して組み立てる。
【００５７】
組立時に上記金属パッキン１１を素子側絶縁碍子３のテーパー面３３に押しつける。これでハウジング１０の受け面１０３の形状に合わせて金属パッキン１１が変形して密着し，両者は面接触状態となる。
反対にテーパー面３３と金属パッキン１１は外周端部３３１において接するため，両者は接触状態となる。
【００５８】
次に，本例にかかる素子側絶縁碍子３の外周端部３３１の真円度を測定した。まず，素子側絶縁碍子３を２２個準備して，それぞれについて，マイクロメーターで外周端部３３１（図２（ｂ）参照）の最大径と最小径とを測定し，ここから真円度を算出し，図５に記載した。また，同様にテーパー面３３の径方向の中央を通る環の真円度を得て，図５に記載した。
同図より知れるごとく，外周端部３３１の真円度のばらつきは小さく，テーパー面３３の中央の真円度のばらつきは大きかった。
【００５９】
次に，本例にかかるガスセンサ１の気密シール性能を次の方法で測定した。
測定しようとするガスセンサ１を図６に示す測定装置に組み込んで，大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間に生じる気密漏れを測定した。
この測定装置はエア供給を制御するバルブ７１を設けた気密漏れ量測定器７２とガスセンサ取付治具７４と，両者を結ぶパイプに設けたバルブ７３とよりなる。
【００６０】
測定方法について詳細に説明する。
取付治具７４にガスセンサ１を取り付けて大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気とを気密的に分離する。この状態でバルブ７１，７３を開放し，エアを取付治具７４内のエアの溜まり７４０に供給する。ガスセンサ１のハウジング１０と取付治具７４との間はゴムパッキンでシールする。
【００６１】
仮に素子側絶縁碍子３と金属パッキン１１との間のシールが不十分であれば，両者間からエアが同図の矢線に示すごとくリークする。よって，時間の経過と共にエア溜まり７４０に圧力降下が生じる。
この測定装置を用いてエア溜まり７４０に所定量のエア（４気圧）を供給し，１０秒経過後にエア溜まり７４０の圧力を測定した。この値から気密漏れ量（ｃｍ3）が分かった。ただし，その他の個所からの気密漏れがないことを予め予備試験で確認しておく。
【００６２】
この測定でガスセンサ１として，受け面の開き角βは１４５°，１４９°，１５２°，１５５°，１５９°，１６４°のものを準備した。いずれもテーパー面の開き角αは１６０°とした。また，各開き角についてガスセンサ１は２０本づつ準備し，結果を図７に記載した。
同図に示すごとく，テーパー面の開き角αとの差が５°を越えた場合に気密漏れ量が１０ｃｍ3／ｍｉｎ以下となった。
気密もれ量が１０ｃｍ3／ｍｉｎ以下である場合は，ガスセンサの性能に殆ど影響がないことは予備試験で確認済みである。
【００６３】
本例の作用効果について説明する。
本例のガスセンサ１でテーパー面３３の外周端部３３１は，テーパー面３３の他の部分と比較して真円に近い形状である（図５参照）。そのため金属パッキン１１と外周端部３３１とが当接する場合，両者間の接触状態は気密シール性が高く，安定した接触状態となる。
【００６４】
また，テーパー面３３の開き角αは１６０°，受け面１０３の開き角βは１５２°で，両者の差は８°である。また，テーパー面３３は外傾きで，該テーパー面３３と受け面１０３とは非平行である。
よって，安定した接触状態となり，高い気密シール性を得ることができる。
【００６５】
以上，本例によれば，素子側絶縁碍子とハウジングとの間の気密シール性を金属パッキンのみで実現したガスセンサを得ることができる。
【００６６】
なお，本例とは異なる構成として，図８のガスセンサ１９がある。
このガスセンサ１９は，筒状のハウジング１０の内側面が段状に構成され，この段の一箇所が金属パッキン１１を介して素子側絶縁碍子３のテーパー面を支承する受け面となる。素子側絶縁碍子３も筒状で，内部はリング１５１，１５２によって，ガスセンサ素子１５が気密シールの状態で固定される。
【００６７】
その他詳細は図１に示したガスセンサ１とほぼ同様の構造で，素子側絶縁碍子３のテーパー面の外周端部で金属パッキン１１を接触させることで上記と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
（実施例２）
本例のガスセンサは，実施例１と同様の構成であるが，テーパー面３３が内傾きに構成されている。
図９，図１０に示すごとく，本例のテーパー面３３は径方向内側から外側に向かって，ガスセンサ先端側（図面下方がガスセンサの先端側となる）に傾斜する。金属パッキン１１の上面１１１は，テーパー面３３の外周端部３３１と接触当接する。また，テーパー面３３の開き角αは２１０°で，受け面の開き角βは１６０°である。
その他詳細は実施例１と同様であり，同様の作用効果を有する。
【００６９】
（実施例３）
本例のガスセンサは，実施例１と同様の構成であるが，テーパー面３３の内周端部で金属パッキンが当接する。
図１１，図１２に示すごとく，本例のテーパー面３３は径方向外側から内側に向かって，ガスセンサ先端側（図面下方がガスセンサの先端側となる）に傾斜する。金属パッキン１１の上面１１１はテーパー面３３の内周端部３３２と接触状態で当接する。また，テーパー面３３の開き角αは１３０°で，受け面の開き角βは１６０°となり，テーパー面３３と受け面１０３とは非平行である。また，本例の素子側絶縁碍子３の形状は実施例１のものと同じである。
【００７０】
次に，本例にかかる素子側絶縁碍子３を２２個準備し，実施例１と同様に内周端部３３２の環の最大径と最小径とを測定し，ここから真円度を算出し，図１３に記載した。また，同様にテーパー面３３の径方向の中央を通る環の真円度を得て，図１３に記載した。
【００７１】
同図より知れるごとく，内周端部３３２の真円度のばらつきは小さく，テーパー面３３の中央の真円度のばらつきは大きかった。
よって，金属パッキン１１とテーパー面３３の内周端部３３２は，テーパー面３３の他の部分と比較して真円に近い形状であり，金属パッキン１１と内周端部３３２とが当接する場合，両者間の接触状態は気密シール性が高く，安定した接触状態となる。
その他詳細は実施例１と同様であり，同様の作用効果を有する。
【００７２】
（実施例４）
本例のガスセンサは，実施例１と同様の構成で，テーパー面３３の外周端部で金属パッキン１１が当接する。
図１４，図１５に示すごとく，本例のテーパー面３３は径方向外側から内側に向かって，ガスセンサ先端側（図面下方がガスセンサの先端側となる）に傾斜する。金属パッキン１１の上面１１１は，テーパー面３３の外周端部３３１と接触当接する。また，テーパー面３３の開き角αは１６０°で，受け面の開き角βは１６０°である。また，金属パッキン１１は上面１１１と下面１１２とが非平行である。
その他詳細は実施例１と同様であり，同様の作用効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，ガスセンサの断面説明図。
【図２】実施例１における，素子側絶縁碍子の断面説明図。
【図３】実施例１における，テーパー面の開き角及び受け面の開き角を示す説明図。
【図４】実施例１における，テーパー面，金属パッキン，受け面の当接状態を示す説明図。
【図５】実施例１における，素子側絶縁碍子のテーパー面の外周端部，中央の真円度を示す線図。
【図６】実施例１における，気密シール性を測定する装置の説明図。
【図７】実施例１における，気密シール性の測定結果を示す線図。
【図８】実施例１における，異なる構成のガスセンサの断面説明図。
【図９】実施例２における，内傾きのテーパー面の開き角及び受け面の開き角を示す説明図。
【図１０】実施例２における，内傾きテーパー面，金属パッキン，受け面の当接状態を示す説明図。
【図１１】実施例３における，テーパー面の開き角及び受け面の開き角を示す説明図。
【図１２】実施例３における，内周端部でテーパー面と金属パッキンとが当接する，テーパー面，金属パッキン，受け面の当接状態を示す説明図。
【図１３】実施例３における，素子側絶縁碍子のテーパー面の内周端部，中央の真円度を示す線図。
【図１４】実施例４における，テーパー面の開き角及び受け面の開き角を示す説明図。
【図１５】実施例４における，テーパー面，金属パッキン，受け面の当接状態を示す説明図。
【図１６】従来における，テーパー面，金属パッキン，受け面の当接状態を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．ガスセンサ，
１０．．．ハウジング，
１０３．．．受け面，
３．．．素子側絶縁碍子，
３１．．．小径部，
３２．．．大径部，
３３．．．テーパー面，
３１０．．．小径部側面，
３２０．．．大径部側面，
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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