JP2011106962A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 弾性シール部材の挿通孔面とリード線の外周面との間の隙間を通じて、外部からガスセンサ内部（端子部材やガス検出素子など）に水が進入するのを、より一層防止することができるガスセンサを提供する。
【解決手段】 絶縁部材１９０の貫通孔面１９２は、弾性シール部材１１５側を向くシール側面（テーパ面１９２ｂ）を含む。弾性シール部材１１５は、絶縁部材１９０の貫通孔１９１内に挿入される挿入部１１５ｄであって、挿通孔面１１５ｂのうち軸線方向先端側に位置する先端側挿通孔面１１５ｆを有する挿入部１１５ｄを備える。挿入部１１５ｄは、絶縁部材１９０のシール側面（テーパ面１９２ｂ）に押し当てられて、挿通孔１１５ｃのうち先端側挿通孔面１１５ｆによって構成される先端側挿通孔１１５ｇが縮径するように弾性変形し、先端側挿通孔面１１５ｆとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間を水密にしている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ガスセンサに関する。

ガスセンサとしては、例えば、自動車の排気管に取り付けられて、排気ガス中のＮＯｘ濃度や酸素濃度を検出するガスセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のガスセンサは、軸線方向に延びるガス検出素子であって軸線方向先端側が被測定ガスに晒されるガス検出素子と、軸線方向に延びてガス検出素子を包囲する筒状のケーシング部材（外筒）と、ガス検出素子と電気的に接続する端子部材と、端子部材と電気的に接続するリード線とを備えている。さらに、このガスセンサは、リード線が挿通する挿通孔であって軸線方向に延びる挿通孔を構成する挿通孔面を有し、ケーシング部材のうち軸線方向後端に位置する後端開口部の径方向内側に配置された弾性シール部材と、弾性シール部材よりも軸線方向先端側に位置してケーシング部材の内部に収容された絶縁部材であって、端子部材を内部に配置する貫通孔を有する絶縁部材とを備えている。リード線は、弾性シール部材の挿通孔を通じて、ガスセンサの外部に延出している。

特開２００９−４７５７４号公報

特許文献１のガスセンサでは、弾性シール部材を、ケーシング部材の後端開口部を径方向内側に加締めた加締め部によって押圧し、挿通孔が縮径するように弾性変形させている。これにより、加締め部の径方向内側の位置で、弾性シール部材の挿通孔面とリード線の外周面との間を水密にしている。このようにして、弾性シール部材の挿通孔面とリード線の外周面との間の隙間を通じて、外部からガスセンサ内部（端子部材やガス検出素子など）に水が進入する不具合の防止を図っていた。

しかしながら、近年、ガスセンサにおいて、更なる防水性の向上が求められている。具体的には、弾性シール部材の挿通孔面とリード線の外周面との間の隙間を通じて、外部からガスセンサ内部（端子部材やガス検出素子など）に水が進入するのを、より一層防止できるガスセンサが求められていた。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、弾性シール部材の挿通孔面とリード線の外周面との間の隙間を通じて、外部からガスセンサ内部（端子部材やガス検出素子など）に水が進入するのを、より一層防止することができるガスセンサを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、軸線方向に延びるガス検出素子であって、上記軸線方向先端側が被測定ガスに晒されるガス検出素子と、上記ガス検出素子と電気的に接続する端子部材と、上記端子部材と電気的に接続するリード線と、上記軸線方向に延び、上記ガス検出素子、上記端子部材、及び上記リード線の周囲を取り囲む筒状のケーシング部材と、上記リード線が挿通する挿通孔であって上記軸線方向に延びる挿通孔を構成する挿通孔面を有し、上記ケーシング部材のうち軸線方向後端に位置する後端開口部の径方向内側に配置された弾性シール部材であって、上記後端開口部を径方向内側に加締めた加締め部によって押圧されて上記挿通孔が縮径するように弾性変形し、上記加締め部の径方向内側の位置で、上記挿通孔面と上記リード線の外周面との間を水密にする弾性シール部材と、上記弾性シール部材よりも上記軸線方向先端側に位置し、上記ケーシング部材の内部に収容された絶縁部材であって、上記端子部材を内部に配置する貫通孔を構成する貫通孔面を有する絶縁部材と、を備えるガスセンサであって、上記リード線が、上記弾性シール部材の上記挿通孔を通じて、上記ガスセンサの外部に延出してなるガスセンサにおいて、上記絶縁部材の上記貫通孔面は、上記弾性シール部材側を向くシール側面を含み、上記弾性シール部材は、上記絶縁部材の上記貫通孔内に挿入される挿入部であって、上記挿通孔面のうち上記軸線方向先端側に位置する先端側挿通孔面を有する挿入部を備え、上記挿入部は、上記絶縁部材の上記シール側面に押し当てられて、上記挿通孔のうち上記先端側挿通孔面によって構成される先端側挿通孔が縮径するように弾性変形し、上記先端側挿通孔面と上記リード線の外周面との間を水密にしてなるガスセンサである。

上述のガスセンサでは、特許文献１のガスセンサと同様に、弾性シール部材が、ケーシング部材の後端開口部を径方向内側に加締めた加締め部の径方向内側の位置で、挿通孔面とリード線の外周面との間を水密にしている。

さらに、上述のガスセンサでは、絶縁部材の貫通孔面が、弾性シール部材側を向くシール側面を含んでいる。さらに、上述のガスセンサでは、弾性シール部材が、絶縁部材の貫通孔内に挿入される挿入部であって、軸線方向に延びる挿通孔面のうち軸線方向先端側に位置する先端側挿通孔面を有する挿入部を備えている。この挿入部は、絶縁部材のシール側面に押し当てられて、挿通孔のうち先端側挿通孔面によって構成される先端側挿通孔が縮径するように弾性変形し、先端側挿通孔面とリード線の外周面との間を水密にしている。

このように、上述のガスセンサでは、弾性シール部材が、加締め部の径方向内側の位置に加えて、絶縁部材の貫通孔内においても、挿通孔面とリード線の外周面との間を水密にしている。従って、上述のガスセンサは、従来のガスセンサに比べて、弾性シール部材の挿通孔面とリード線の外周面との間の隙間を通じて、外部からガスセンサ内部（端子部材やガス検出素子など）に水が進入するのをより一層防止することができる。

さらに、上記のガスセンサであって、前記絶縁部材の後端面（前記絶縁部材のうち前記弾性シール部材側の端面をなす面）から前記軸線方向先端側に延びる孔であって、上記後端面から上記軸線方向先端側に向かうにしたがって縮径するテーパ状の孔を構成するテーパ面を、前記シール側面として含むガスセンサとすると良い。

上述のガスセンサでは、絶縁部材の貫通孔面が、シール側面として、絶縁部材の後端面から軸線方向先端側に延びる孔であって、後端面から軸線方向先端側に向かうにしたがって縮径するテーパ状（例えば、円錐台形状）の孔を構成するテーパ面を含んでいる。

このような構成のガスセンサの組立工程において、ケーシング部材の後端開口部の径方向内側に弾性シール部材を配置した状態で、後端開口部を径方向内側に加締めると、弾性シール部材が、径方向内側に圧縮されると共に軸線方向に伸びる。このとき、弾性シール部材の挿入部が、絶縁部材のテーパ面に強く押し当てられ、その反力により、先端側挿通孔が縮径するように弾性変形する。これにより、先端側挿通孔面とリード線の外周面とを密着させて、先端側挿通孔面とリード線の外周面との間を水密にすることができる。

また、ガスセンサを排気管等に取り付けて高温環境下で使用する場合は、弾性シール部材が熱膨張する。弾性シール部材は、熱膨張により軸線方向に伸びようとするので、弾性シール部材の挿入部が、テーパ面に強く押し当てられる。これにより、弾性シール部材の挿入部では、先端側挿通孔をより一層縮径させる方向に力が働くので、先端側挿通孔面とリード線の外周面とをより一層密着させることができる。

以上より、上述のガスセンサでは、弾性シール部材の挿通孔面とリード線の外周面との間の隙間を通じて、外部からガスセンサ内部に水が進入するのを、より一層防止することができる。

なお、絶縁部材の貫通孔面が、シール側面を１つだけ有する場合は、シール側面がテーパ面である。一方、シール側面を複数有する場合（例えば、シール側面として、テーパ面に加えて後述する環状面も有する場合）は、複数あるシール側面のうちの１つがテーパ面である。

さらに、上記いずれかのガスセンサであって、前記絶縁部材の後端面（前記絶縁部材のうち前記弾性シール部材側の端面をなす面）よりも前記軸線方向先端側に位置し、前記弾性シール部材側を向く環状の環状面であって、前記貫通孔のうち上記後端面から当該環状面にまで延びる第１孔部と、上記貫通孔のうち当該環状面から前記軸線方向先端側に延びる第２孔部との間に段差を形成する環状面を、前記シール側面として含むガスセンサとすると良い。

上述のガスセンサでは、絶縁部材の貫通孔面が、シール側面として、絶縁部材の後端面よりも軸線方向先端側に位置し、弾性シール部材側を向く、環状の環状面を含んでいる。この環状面は、貫通孔のうち後端面から当該環状面にまで延びる第１孔部と、貫通孔のうち当該環状面から軸線方向先端側に延びる第２孔部との間に段差を形成するものである。

このような構成のガスセンサの組立工程において、ケーシング部材の後端開口部の径方向内側に弾性シール部材を配置した状態で、後端開口部を径方向内側に加締めると、弾性シール部材が、径方向内側に圧縮されると共に軸線方向に伸びる。このとき、軸線方向に伸びる弾性シール部材の挿入部が、絶縁部材の環状面に押し当てられて押し縮められることで、第１孔部内において、先端側挿通孔が縮径するように弾性変形（肉厚が増大）する。これにより、先端側挿通孔面とリード線の外周面とを密着させて、先端側挿通孔面とリード線の外周面との間を水密にすることができる。

また、ガスセンサを排気管等に取り付けて高温環境下で使用する場合は、弾性シール部材が熱膨張する。弾性シール部材は、熱膨張により軸線方向に伸びようとするので、弾性シール部材の挿入部が、環状面に強く押し当てられる。これにより、弾性シール部材の挿入部では、先端側挿通孔をより一層縮径させる方向に力が働くので、先端側挿通孔面とリード線の外周面とをより一層密着させることができる。

以上より、上述のガスセンサでは、弾性シール部材の挿通孔面とリード線の外周面との間の隙間を通じて、外部からガスセンサ内部に水が進入するのを、より一層防止することができる。

なお、絶縁部材の貫通孔面が、シール側面を１つだけ有する場合は、シール側面が環状面である。一方、シール側面を複数有する場合（例えば、シール側面として、環状面に加えて前述のテーパ面も有する場合）は、複数あるシール側面のうちの１つが環状面である。

さらに、上記いずれかのガスセンサであって、前記絶縁部材の後端面（前記絶縁部材のうち前記弾性シール部材側の端面をなす面）と前記弾性シール部材との間に、間隙を設けてなるガスセンサとすると良い。

前述のように、ガスセンサを排気管等に取り付けて高温環境下で使用する場合は、弾性シール部材が熱膨張する。このため、絶縁部材の後端面全体にわたって弾性シール部材を接触させている（絶縁部材の後端面と弾性シール部材との間に間隙がない）ガスセンサの場合、熱膨張する弾性シール部材は、軸線方向先端側に伸びることができないので、軸線方向後端側に伸びて、ガスセンサの外部に飛び出すことになる。しかも、弾性シール部材のうちガスセンサの外部に飛び出した部位は、その後冷却されても、ガスセンサの内部に戻らない傾向にある。このため、弾性シール部材が熱膨張を繰り返すにしたがって、ガスセンサ外部に飛び出す弾性シール部材の体積が増加してゆく傾向にあった。これに伴って、ケーシング部材の加締め部の径方向内側に位置する弾性シール部材の体積が減少し、挿通孔面とリード線の外周面との間の水密性が低下することがあった。

これに対し、上述のガスセンサでは、絶縁部材の後端面と弾性シール部材との間に、間隙を設けている。このため、弾性シール部材が熱膨張するとき、弾性シール部材は、上記間隙内において、軸線方向先端側に伸びることができる。これにより、熱膨張に伴ってガスセンサ外部に飛び出す弾性シール部材の体積を減少させることができるので、ケーシング部材の加締め部の径方向内側に位置する弾性シール部材の体積減少を抑制することができる。従って、上述のガスセンサでは、ケーシング部材の加締め部の径方向内側の位置において、挿通孔面とリード線の外周面との間の水密性が低下するのを抑制することができる。

実施例１にかかるガスセンサの縦断面図である。 ガス検出素子の斜視図である。 図１のＢ部拡大図である。 図３のＤ部拡大図である。 実施例２にかかるガスセンサの縦断面図である。 図５のＣ部拡大図である。 図６のＥ部拡大図である。 従来のガスセンサの縦断面拡大図である。

（実施例１）
次に、本発明の実施例１について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、実施例１にかかるガスセンサ１００の縦断面図（軸線ＡＸ方向に切断した断面図）である。ガスセンサ１００は、測定対象となる排ガス中の特定ガス（ＮＯｘ）を検出可能なガス検出素子１２０を内部に組み付けたものであり、内燃機関の排気管に装着されて使用される。なお、軸線ＡＸは、ガスセンサ１００の軸線であって、ガス検出素子１２０、主体金具１０１、外筒１１４、弾性シール部材１１５、及び絶縁部材１９０に共通の軸線である。

ガスセンサ１００は、排気管に固定するためのネジ部１０１ｎが外表面の所定位置に形成された筒状の主体金具１０１と、この主体金具１０１の内側に保持され、軸線ＡＸ方向に延びる板状をなすガス検出素子１２０とを備える。さらに、ガスセンサ１００は、ガス検出素子１２０の後端部１２０ｋ（図１において上端の部位）が挿入される挿入孔１４０ｃを有する保持部材１４０と、この保持部材１４０の内側に保持された６個の端子部材とを備える。なお、図１では、６個の端子部材のうち２個の端子部材（具体的には、第１端子部材１７０ｂと第２端子部材１８０ｂ）のみを図示している。

ガス検出素子１２０は、図２に示すように、軸線ＡＸ方向（図２において左右方向）に延びる板状に形成された素子部１２１と、軸線ＡＸ方向に延びる板状に形成されたヒータ部１２２とが積層されて一体的に形成されている。このガス検出素子１２０は、その先端部１２０ｓ（図２において左端部）が特定ガス（被測定ガス）を検出する検出部であり、後端部１２０ｋ（図２において右端部）の所定位置には、平面視矩形状の電極端子部が合計６個形成されている。詳細には、ガス検出素子１２０の第１板面１２０ａの所定位置に、第１電極端子部１２３，１２４，１２５が形成され、第２板面１２０ｂの所定位置に、第２電極端子部１２７，１２８，１２９が形成されている。

ガス検出素子１２０の内部は、公知の構造をなす。即ち、素子部１２１は、固体電解質基板の両側に多孔質電極を形成した酸素濃淡電池セルと、同じく固体電解質基板の両側に多孔質電極を形成した酸素ポンプセルと、固体電解質板の上に多孔質電極を形成したＮＯｘ検知セルと、測定ガス室を形成するためのスペーサとから構成されている。固体電解質基板は、イットリアを安定化剤として固溶させたジルコニアから形成され、多孔質電極は、Ｐｔを主体に形成され、スペーサは、アルミナを主体に形成されている。測定ガス室の内側には、酸素濃淡電池セルの一方の多孔質電極、酸素ポンプセルの一方の多孔質電極、ＮＯｘ検知セルの一方の多孔質電極が露出するようにして配置されている。この測定ガス室は、素子部１２１の先端部１２０ｓの所定位置に形成されており、この部分が検出部に相当する。また、ヒータ部１２２は、アルミナを主体とする絶縁基板の間に、Ｐｔを主体とする発熱抵抗体パターンが挟み込まれて形成されている。

前述の第１電極端子部１２３，１２４，１２５及び第２電極端子部１２７，１２８，１２９のうち、４つは、素子部１２１に設けられた多孔質電極（酸素濃淡電池セル、酸素ポンプセル、ＮＯｘ検知セルの多孔質電極）に電気的に接続されており、残り２つは、ヒータ部１２２に設けられた発熱抵抗体パターンの両端に各々電気的に接続されている。

第１電極端子部１２３，１２４，１２５及び第２電極端子部１２７，１２８，１２９には、それぞれ、前述の端子部材が弾性的に当接して電気的に接続している（図１参照）。具体的には、各々の端子部材の先端側に位置する素子当接部が、第１電極端子部１２３，１２４，１２５及び第２電極端子部１２７，１２８，１２９のいずれかに弾性的に当接する。例えば、第１電極端子部１２４には、第１端子部材１７０ｂの第１素子当接部１７３ｂが弾性的に当接して電気的に接続している。また、第２電極端子部１２８には、第２端子部材１８０ｂの第２素子当接部１８３ｂが弾性的に当接して電気的に接続している（図１参照）。

さらに、６個の端子部材（第１端子部材１７０ｂ、第２端子部材１８０ｂなど）には、それぞれ、異なるリード線１１６が電気的に接続されている。具体的には、端子部材の後端部に位置するリード線把持部によって、リード線１１６の芯線が把持されることで、端子部材にリード線１１６が電気的に接続される。例えば、図１に示すように、第１端子部材１７０ｂの第１リード線把持部１７７ｂによって、リード線１１６の芯線が把持されることで、第１端子部材１７０ｂにリード線１１６が電気的に接続される。また、第２端子部材１８０ｂの第２リード線把持部１８７ｂによって、他のリード線１１６の芯線が把持されることで、第２端子部材１８０ｂに他のリード線１１６が電気的に接続される。

主体金具１０１は、軸線ＡＸ方向に貫通する貫通孔１０１ｃを有し、この貫通孔１０１ｃの内部において径方向内側に突出する棚部１０１ｔを有する筒状に構成されている。主体金具１０１は、ガス検出素子１２０の先端部１２０ｓを先端側外部（図１において下方）に突出させると共に、ガス検出素子１２０の後端部１２０ｋを後端側外部（図１において上方）に突出させた状態で、ガス検出素子１２０を貫通孔１０１ｃ内に保持している。

また、主体金具１０１の貫通孔１０１ｃの内部には、環状のセラミックホルダ１０３、粉末を充填してなる２つの滑石リング１０４，１０５、及びセラミックスリーブ１０６が配置されている。詳細には、ガス検出素子１２０の径方向周囲を取り囲む状態で、セラミックホルダ１０３、滑石リング１０４，１０５、及びセラミックスリーブ１０６が、この順に、主体金具１０１の軸線方向先端側（図１において下端側）から軸線方向後端側（図１において上端側）にわたって重ねて配置されている。

また、セラミックホルダ１０３と主体金具１０１の棚部１０１ｔとの間には、金属カップ１０７が配置されている。また、セラミックスリーブ１０６と主体金具１０１の後端部１０１ｋとの間には、加締リング１０８が配置されている。なお、主体金具１０１の後端部１０１ｋは、加締リング１０８を介してセラミックスリーブ１０６を先端側に押し付けるように、加締められている。

主体金具１０１の先端部には、ガス検出素子１２０の先端部１２０ｓを覆うように、複数の孔部を有する金属製（具体的にはステンレス）の外部プロテクタ１１１及び内部プロテクタ１１２が、溶接によって取り付けられている。
一方、主体金具１０３の後端部には、外筒１１４（ケーシング部材に相当する）が溶接によって取り付けられている。外筒１１４は、軸線ＡＸ方向に延びる筒状をなし、ガス検出素子１２０を包囲している。

保持部材１４０は、絶縁性材料（具体的にはアルミナ）からなり、軸線ＡＸ方向に貫通する挿入孔１４０ｃを有する筒状部材である。挿入孔１４０ｃ内には、前述した６個の端子部材（第１端子部材１７０ｂ、第２端子部材１８０ｂなど）が配置されている（図１参照）。保持部材１４０の後端部には、径方向外側に突出する鍔部１４０ｋが形成されている。この鍔部１４０ｋが内部支持部材１１８に当接することで、保持部材１４０は内部支持部材１１８に保持されている。なお、内部支持部材１１８は、外筒１１４のうち径方向内側に向けて加締められた加締部１１４ｇにより外筒１１４に保持されている。

保持部材１４０の後端面１４０ｂ上には、絶縁部材１９０が配置されている。絶縁部材１９０は、電気絶縁性材料（具体的にはアルミナ）からなり、円筒状をなす。この絶縁部材１９０には、軸線ＡＸ方向に貫通する貫通孔１９１が合計６個形成されている。各々の貫通孔１９１は、貫通孔面１９２（略円筒状の内壁面）によって構成されている。貫通孔１９１には、前述した端子部材のリード線把持部（第１リード線把持部１７７ｂ、第２リード線把持部１８７ｂなど）が配置されている。

また、外筒１１４のうち軸線方向後端（図１において上端）に位置する後端開口部１１４ｃの径方向内側には、フッ素ゴムからなる弾性シール部材１１５が配置されている（図１参照）。この弾性シール部材１１５には、軸線ＡＸ方向に延びる円筒状の挿通孔１１５ｃが、合計６個形成されている。各々の挿通孔１１５ｃは、弾性シール部材１１５の挿通孔面１１５ｂ（円筒状の内壁面）によって構成されている。各々の挿通孔１１５ｃには、リード線１１６が１本ずつ挿通されている。各々のリード線１１６は、弾性シール部材１１５の挿通孔１１５ｃを通じて、ガスセンサ１００の外部に延出している。

弾性シール部材１１５は、図３に示すように、外筒１１４の後端開口部１１４ｃを径方向内側（図３において左右から軸線ＡＸに向かう側）に加締めた加締め部１１４ｂに押圧されて、挿通孔１１５ｃが縮径する（図３において左右方向の寸法が縮小する）ように弾性変形している。これにより、弾性シール部材１１５は、加締め部１１４ｂの径方向内側の位置で、挿通孔面１１５ｂとリード線１１６の外周面１１６ｂとを密着させて、挿通孔面１１５ｂとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間を水密にしている。これにより、弾性シール部材１１５の挿通孔面１１５ｂとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間の隙間を通じて、外部からガスセンサ１００の内部（第１端子部材１７０ｂ、第２端子部材１８０ｂ、ガス検出素子１２０など）に水が進入するのを防止する。

さらに、弾性シール部材１１５は、自身より軸線ＡＸ方向先端側（図１において下側）に位置する絶縁部材１９０を、軸線ＡＸ方向先端側に押圧している。これにより、絶縁部材１９０及び保持部材１４０が、弾性シール部材１１５と内部支持部材１１８との間で押圧固定される。

ところで、本実施例１のガスセンサ１００では、図３に示すように、絶縁部材１９０の貫通孔面１９２が、それぞれ、軸線ＡＸと平行でないテーパ面１９２ｂを含んでいる。このテーパ面１９２ｂは、絶縁部材１９０のうち弾性シール部材１１５側の端面をなす後端面１９０ｂから軸線ＡＸ方向先端側に延びる孔であって、後端面１９０ｂから軸線ＡＸ方向先端側（図３において下側）に向かうにしたがって縮径するテーパ状（具体的には、円錐台形状）の孔（テーパ孔１９１ｂとする、図４参照）を構成している。なお、テーパ面１９２ｂは、弾性シール部材１１５側を向くシール側面に相当する。

さらに、本実施例１のガスセンサ１００では、図４に拡大して示すように、弾性シール部材１１５が、絶縁部材１９０の貫通孔１９１内に挿入される挿入部１１５ｄを６個備えている。各々の挿入部１１５ｄは、テーパ孔１９１ｂに嵌合する円錐台形状をなし、軸線ＡＸ方向（図４において上下方向）に延びる挿通孔面１１５ｂのうち軸線方向先端側に位置する先端側挿通孔面１１５ｆを有している。この挿入部１１５ｄは、絶縁部材１９０のテーパ面１９２ｂに押し当てられて、挿通孔１１５ｃのうち先端側挿通孔面１１５ｆによって構成される先端側挿通孔１１５ｇが縮径するように弾性変形し、先端側挿通孔面１１５ｆとリード線１１６の外周面１１６ｂとを密着させている。これにより、挿入部１１５ｄは、先端側挿通孔面１１５ｆとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間を水密にしている。

このように、本実施例１のガスセンサ１００では、弾性シール部材１１５が、外筒１１４の加締め部１１４ｂの径方向内側の位置に加えて、絶縁部材１９０の貫通孔１９１内においても、挿通孔面１１５ｂ（詳細には、先端側挿通孔面１１５ｆ）とリード線１１６の外周面１１６ｂとの間を水密にしている。従って、本実施例１のガスセンサ１００では、従来のガスセンサ（例えば、特許文献１のガスセンサ）に比べて、弾性シール部材１１５の挿通孔面１１５ｂとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間の隙間を通じて、外部からガスセンサ１００の内部（第１端子部材１７０ｂ、第２端子部材１８０ｂ、ガス検出素子１２０など）に水が進入するのをより一層防止することができる。

ここで、先端側挿通孔面１１５ｆとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間を水密するメカニズムについて説明する。
本実施例１のガスセンサ１００の組立工程では、保持部材１４０、絶縁部材１９０、リード線１１６と接続させた端子部材（第１端子部材１７０ｂなど）を一体にした状態で、保持部材１４０の鍔部１４０ｋを、外筒１１４（既に主体金具１０１に溶接している）の加締部１１４ｇによって保持されている内部支持部材１１８に当接させる（図１参照）。このとき、主体金具１０１に固定されているガス検出素子１２０の電極端子部（第１電極端子部１２４など）に、端子部材の素子当接部（第１端子部材１７０ｂの第１素子当接部１７３ｂなど）が当接する。

その後、挿通孔１１５ｃにリード線１１６を挿通させた弾性シール部材１１５について、各々の挿入部１１５ｄを、絶縁部材１９０のテーパ孔１９１ｂに挿入（嵌合）する。このとき、弾性シール部材１１５は、外筒１１４の後端開口部１１４ｃの径方向内側に配置される。この状態で、外筒１１４の後端開口部１１４ｃを径方向内側に加締め、弾性シール部材１１５を径方向内側に弾性的に圧縮すると、弾性シール部材１１５が軸線方向先端側（図１において下方）に伸びる。このとき、弾性シール部材１１５の挿入部１１５ｄが、絶縁部材１９０のテーパ面１９２ｂに強く押し当てられ、その反力により、先端側挿通孔１１５ｇが縮径するように弾性変形する（図３、図４参照）。これにより、図４に矢印で示すように、弾性シール部材１１５の先端側挿通孔面１１５ｆからリード線の１１６外周面１１６ｂに向けて力が働くので、先端側挿通孔面１１５ｆをリード線１１６の外周面１１６ｂに密着させて、先端側挿通孔面１１５ｆとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間を水密にすることができる。

また、本実施例１のガスセンサ１００は、内燃機関の排気管に装着して使用する。従って、本実施例１のガスセンサ１００は、その使用時に高温になり、弾性シール部材１１５が熱膨張する。弾性シール部材１１５は、熱膨張により軸線ＡＸ方向に伸びようとするので、弾性シール部材１１５の挿入部１１５ｄが、テーパ面１９２ｂに強く押し当てられる。これにより、弾性シール部材１１５の挿入部１１５ｄでは、先端側挿通孔１１５ｇをより一層縮径させる方向に力が働くので、リード線１１６の外周面１１６ｂに対し先端側挿通孔面１１５ｆをより一層密着させることができる。このようにして、先端側挿通孔面１１５ｆとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間の水密性を、更に高めることができる。従って、本実施例１のガスセンサ１００では、弾性シール部材１１５の挿通孔面１１５ｂとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間の隙間を通じて、外部からガスセンサ１００の内部に水が進入するのをより一層防止することができる。

ところで、従来のガスセンサ５００でも、図８に示すように、外筒５１４の加締め部５１４ｂの径方向内側の位置で弾性シール部材５１５を径方向内側に圧縮して、挿通孔面５１５ｂとリード線５１６の外周面５１６ｂとの間を水密にしていた。しかしながら、従来のガスセンサ５００では、絶縁部材５９０の後端面５９０ｂ全体にわたって弾性シール部材５１５を接触させていた（絶縁部材５９０の後端面５９０ｂと弾性シール部材５１５との間に間隙がなかった）。このため、ガスセンサ５００の使用時に弾性シール部材５１５が熱膨張する場合、弾性シール部材５１５は、軸線方向先端側（図８において下方）に伸びることができないので、軸線方向後端側（図８において上方）に伸びて、ガスセンサ５００の外部に飛び出す（飛び出し量が増大する）ことになる。

しかも、弾性シール部材５１５のうちガスセンサ５００の外部に飛び出した部位は、その後冷却されても、ガスセンサ５００の内部に戻らない傾向にある。このため、弾性シール部材５１５が熱膨張を繰り返すにしたがって、ガスセンサ５００の外部に飛び出す弾性シール部材５１５の体積が増加してゆく傾向にあった。これに伴って、外筒５１４の加締め部５１４ｂの径方向内側に位置する弾性シール部材５１５の体積が減少し、加締め部５１４ｂの径方向内側の位置で、挿通孔面５１５ｂとリード線５１６の外周面５１６ｂとの間の水密性が低下することがあった。

これに対し、本実施例１のガスセンサ１００では、図３に示すように、絶縁部材１９０の後端面１９０ｂと弾性シール部材１１５との間に、間隙Ｓを設けている。このため、弾性シール部材１１５は、熱膨張するとき、間隙Ｓ内において、軸線ＡＸ方向先端側（図３において下方）に伸びることができる。これにより、熱膨張に伴ってガスセンサ１００の外部に飛び出す弾性シール部材１１５の体積を減少させることができるので、外筒１１４の加締め部１１４ｂの径方向内側に位置する弾性シール部材１１５の体積減少を抑制することができる。従って、本実施例１のガスセンサ１００では、外筒１１４の加締め部１１４ｂの径方向内側の位置において、挿通孔面１１５ｂとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間の水密性が低下するのを抑制することができる。

なお、弾性シール部材１１５のうち、間隙Ｓ内において軸線方向先端側（図３において下方）に熱膨張して伸びた部位は、その後冷却されると、熱膨張前の状態に戻る。従って、間隙Ｓ内において弾性シール部材１１５が軸線方向先端側に熱膨張して伸びることが原因で、外筒１１４の加締め部１１４ｂの径方向内側に位置する弾性シール部材１１５の体積が減少してしまうことはほとんどない。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２について、図面を参照しつつ説明する。
図５は、実施例２にかかるガスセンサ２００の縦断面図（軸線ＡＸ方向に切断した断面図）である。本実施例２のガスセンサ２００は、実施例１のガスセンサ１００と比較して、弾性シール部材及び絶縁部材の形状が異なり、その他の部位については同様である。従って、ここでは、実施例１のガスセンサ１００と異なる点を中心に説明し、その他の点については説明を省略または簡略化する。

本実施例２の絶縁部材２９０は、実施例１の絶縁部材１９０と比較して、貫通孔の形状が異なる（従って、貫通孔面の形状が異なる）。具体的には、実施例１では、絶縁部材１９０の貫通孔面１９２に、それぞれ、弾性シール部材２１５側を向くシール側面として、テーパ面１９２ｂを設けた（図３参照）。これに対し、本実施例２では、図６に示すように、絶縁部材２９０の貫通孔面２９２に、それぞれ、弾性シール部材１１５側を向くシール側面として、テーパ面２９２ｂに加えて、さらに、円環状の環状面２９２ｄを設けている。

テーパ面２９２ｂは、図６及び図７に示すように、絶縁部材２９０のうち弾性シール部材２１５側の端面をなす後端面２９０ｂから軸線ＡＸ方向先端側に延びる孔であって、後端面１９０ｂから軸線ＡＸ方向先端側（図６及び図７において下方）に向かうにしたがって縮径するテーパ状（具体的には、円錐台形状）の孔（テーパ孔２９１ｂとする）を構成する。

環状面２９２ｄは、絶縁部材２９０の後端面２９０ｂよりも軸線方向先端側（図６及び図７において下方）に位置し、弾性シール部材２１５側（図６及び図７において上側）を向く円環状の面である。この環状面２９２ｄは、絶縁部材２９０の貫通孔２９１のうち後端面２９０ｂから環状面２９２ｄにまで延びる第１孔部２９１ｃと、貫通孔２９１のうち環状面２９２ｄから軸線方向先端側（図６及び図７において下方）に延びる第２孔部２９１ｄとの間の段差を形成する。なお、第１孔部２９１ｃは、テーパ孔２９１ｂと、軸線ＡＸ方向（図６及び図７において上下方向）に延びる円筒形状の第１円筒孔２９１ｆとによって構成される。

また、本実施例２の弾性シール部材２１５は、実施例１の弾性シール部材１１５と比較して、挿入部の形状が異なる。具体的には、実施例１では、各々の挿入部１１５ｄを、テーパ孔１９１ｂに嵌合する円錐台形状とした。これに対し、本実施例２では、図６に示すように、各々の挿入部２１５ｄを、第１孔部２９１ｃ（テーパ孔２９１ｂ及び第１円筒孔２９１ｆ）に嵌合する形状にしている。すなわち、各々の挿入部２１５ｄを、テーパ孔２９１ｂに嵌合する円錐台形状をなす部位と、第１円筒孔２９１ｆに嵌合する円筒形状をなす部位とを有する形状にしている。

なお、各々の挿入部２１５ｄは、軸線ＡＸ方向に延びる挿通孔面２１５ｂ（リード線１１６を挿通させる挿通孔２１５ｃを構成する面）のうち軸線方向先端側（図６において下側）に位置する先端側挿通孔面２１５ｆを有している。また、挿通孔２１５ｃのうち先端側挿通孔面２１５ｆによって構成される部位を、先端側挿通孔２１５ｇとする（図７参照）。

各々の挿入部２１５ｄは、絶縁部材２９０のテーパ面２９２ｂ及び環状面２９２ｄに押し当てられて、先端側挿通孔２１５ｇが縮径するように弾性変形し、先端側挿通孔面２１５ｆとリード線１１６の外周面１１６ｂとを密着させている（図７参照）。これにより、挿入部２１５ｄは、先端側挿通孔面２１５ｆとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間を水密にしている。

このように、本実施例２のガスセンサ２００でも、弾性シール部材２１５が、外筒１１４の加締め部１１４ｂの径方向内側の位置に加えて、絶縁部材２９０の貫通孔２９１内においても、挿通孔面２１５ｂ（詳細には、先端側挿通孔面２１５ｆ）とリード線１１６の外周面１１６ｂとの間を水密にしている。従って、本実施例２のガスセンサ２００でも、従来のガスセンサ（例えば、特許文献１のガスセンサ）に比べて、弾性シール部材２１５の挿通孔面２１５ｂとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間の隙間を通じて、外部からガスセンサ２００の内部（第１端子部材１７０ｂ、第２端子部材１８０ｂ、ガス検出素子１２０など）に水が進入するのをより一層防止することができる。

しかも、本実施例２のガスセンサでは、実施例１のガスセンサ１００よりも、先端側挿通孔面２１５ｆとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間を水密にしている部位（シール部という）の長さ（シール長という）を長くしている。具体的には、実施例１のシール長Ｌ１（図４参照）に比べて、実施例２のシール長Ｌ２（図７参照）をかなり長くしている。これにより、本実施例２のガスセンサでは、実施例１のガスセンサ１００に比べて、弾性シール部材２１５の挿通孔面２１５ｂとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間の隙間を通じて、外部からガスセンサ２００の内部（第１端子部材１７０ｂ、第２端子部材１８０ｂ、ガス検出素子１２０など）に水が進入するのをより一層防止することができる。

ここで、先端側挿通孔面２１５ｆとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間を水密するメカニズムについて説明する。
本実施例２のガスセンサ２００の組立工程でも、保持部材１４０、絶縁部材２９０、リード線１１６と接続させた端子部材（第１端子部材１７０ｂなど）を一体にした状態で、保持部材１４０の鍔部１４０ｋを、外筒１１４（既に主体金具１０１に溶接している）の加締部１１４ｇによって保持されている内部支持部材１１８に当接させる（図５参照）。このとき、主体金具１０１に固定されているガス検出素子１２０の電極端子部（第１電極端子部１２４など）に、端子部材の素子当接部（第１端子部材１７０ｂの第１素子当接部１７３ｂなど）が当接する。

その後、挿通孔２１５ｃにリード線１１６を挿通させた弾性シール部材２１５について、各々の挿入部２１５ｄを、絶縁部材２９０の第１孔部２９１ｃ（テーパ孔２９１ｂ及び第１円筒孔２９１ｆ）に挿入（嵌合）する。このとき、弾性シール部材２１５は、外筒１１４の後端開口部１１４ｃの径方向内側に配置される。この状態で、外筒１１４の後端開口部１１４ｃを径方向内側に加締め、弾性シール部材２１５を径方向内側に弾性的に圧縮すると、弾性シール部材２１５が軸線方向先端側（図５及び図６において下方）に伸びる。

このとき、弾性シール部材２１５の挿入部２１５ｄ（詳細には、挿入部２１５ｄのうちテーパ面２９２ｂに対向する部位）が、絶縁部材２９０のテーパ面２９２ｂに強く押し当てられ、その反力により、先端側挿通孔２１５ｇ（詳細には、先端側挿通孔２１５ｇのうちテーパ面２９２ｂの径方向内側に位置する部位）が縮径するように弾性変形する（図６及び図７参照）。さらに、このとき、弾性シール部材２１５の挿入部２１５ｄが、絶縁部材２９０の環状面２９２ｄに押し当てられて押し縮められることで、第１孔部２９１ｃ内（特に、第１円筒孔２９１ｆ内）において、先端側挿通孔２１５ｇが縮径するように弾性変形（肉厚が増大）する。これにより、図７に矢印で示すように、弾性シール部材２１５の先端側挿通孔面２１５ｆからリード線の１１６外周面１１６ｂに向けて力が働くので、弾性シール部材２１５の先端側挿通孔面２１５ｆをリード線の１１６外周面１１６ｂに密着させて、先端側挿通孔面２１５ｆとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間を水密にすることができる。

また、本実施例２のガスセンサ２００も、内燃機関の排気管に装着して使用する。従って、本実施例２のガスセンサ２００も、その使用時に高温になり、弾性シール部材２１５が熱膨張する。弾性シール部材２１５は、熱膨張により軸線ＡＸ方向に伸びようとするので、弾性シール部材２１５の挿入部２１５ｄが、テーパ面２９２ｂ及び環状面２９２ｄに強く押し当てられる。これにより、弾性シール部材２１５の挿入部２１５ｄでは、先端側挿通孔２１５ｇをより一層縮径させる方向に力が働くので、リード線１１６の外周面１１６ｂに対し先端側挿通孔面２１５ｆをより一層密着させることができる。このようにして、先端側挿通孔面２１５ｆとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間の水密性を高めることができる。従って、本実施例２のガスセンサ２００では、弾性シール部材２１５の挿通孔面２１５ｂとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間の隙間を通じて、外部からガスセンサ２００の内部に水が進入するのをより一層防止することができる。

また、本実施例２のガスセンサ２００でも、図６に示すように、絶縁部材２９０の後端面２９０ｂと弾性シール部材２１５との間に、間隙Ｓを設けている。このため、弾性シール部材２１５は、熱膨張するとき、間隙Ｓ内において、軸線ＡＸ方向先端側（図６において下方）に伸びることができる。これにより、実施例１のガスセンサ１００と同様に、熱膨張に伴ってガスセンサ２００の外部に飛び出す弾性シール部材２１５の体積を減少させることができるので、外筒１１４の加締め部１１４ｂの径方向内側に位置する弾性シール部材２１５の体積減少を抑制することができる。従って、本実施例２のガスセンサ２００でも、外筒１１４の加締め部１１４ｂの径方向内側の位置において、挿通孔面２１５ｂとリード線１１６の外周面１１６ｂとの間の水密性が低下するのを抑制することができる。

なお、弾性シール部材２１５のうち、間隙Ｓ内において軸線方向先端側（図６において下方）に熱膨張して伸びた部位は、その後冷却されると、熱膨張前の状態に戻る。従って、間隙Ｓ内において弾性シール部材２１５が軸線方向先端側に熱膨張して伸びることが原因で、外筒１１４の加締め部１１４ｂの径方向内側に位置する弾性シール部材２１５の体積が減少してしまうことはほとんどない。

以上において、本発明を実施例１，２に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、実施例１，２では、保持部材１４０と絶縁部材１９０，２９０とを別体（２部材）としたが、保持部材と絶縁部材とを一体（一部材）に構成するようにしても良い。
また、実施例１，２では、ガスセンサとして、ＮＯｘ濃度を検出するガスセンサ（ＮＯｘセンサ）を例示したが、本発明は、酸素濃度を検出するガスセンサ（酸素センサ）等にも適用することができる。

１００，２００ ガスセンサ
１１４ 外筒（ケーシング部材）
１１４ｂ 加締め部
１１４ｃ 後端開口部
１１５，２１５ 弾性シール部材
１１５ｂ，２１５ｂ 挿通孔面
１１５ｃ，２１５ｃ 挿通孔
１１５ｄ，２１５ｄ 挿入部
１１５ｆ，２１５ｆ 先端側挿通孔面
１１５ｇ，２１５ｇ 先端側挿通孔
１１６ リード線
１１６ｂ リード線の外周面
１２０ ガス検出素子
１７０ｂ 第１端子部材
１８０ｂ 第２端子部材
１９０，２９０ 絶縁部材
１９０ｂ，２９０ｂ 後端面
１９１，２９１ 貫通孔
１９１ｂ，２９１ｂ テーパ孔
１９２，２９２ 貫通孔面
１９２ｂ，２９２ｂ テーパ面（シール側面）
２９１ｃ 第１孔部
２９１ｄ 第２孔部
２９２ｄ 環状面（シール側面）
ＡＸ 軸線
Ｓ 間隙

Claims (4)

1. 軸線方向に延びるガス検出素子であって、上記軸線方向先端側が被測定ガスに晒されるガス検出素子と、
   上記ガス検出素子と電気的に接続する端子部材と、
   上記端子部材と電気的に接続するリード線と、
   上記軸線方向に延び、上記ガス検出素子、上記端子部材、及び上記リード線の周囲を取り囲む筒状のケーシング部材と、
   上記リード線が挿通する挿通孔であって上記軸線方向に延びる挿通孔を構成する挿通孔面を有し、上記ケーシング部材のうち軸線方向後端に位置する後端開口部の径方向内側に配置された弾性シール部材であって、上記後端開口部を径方向内側に加締めた加締め部によって押圧されて上記挿通孔が縮径するように弾性変形し、上記加締め部の径方向内側の位置で、上記挿通孔面と上記リード線の外周面との間を水密にする弾性シール部材と、
   上記弾性シール部材よりも上記軸線方向先端側に位置し、上記ケーシング部材の内部に収容された絶縁部材であって、上記端子部材を内部に配置する貫通孔を構成する貫通孔面を有する絶縁部材と、
   を備えるガスセンサであって、
   上記リード線が、上記弾性シール部材の上記挿通孔を通じて、上記ガスセンサの外部に延出してなる
   ガスセンサにおいて、
   上記絶縁部材の上記貫通孔面は、上記弾性シール部材側を向くシール側面を含み、
   上記弾性シール部材は、上記絶縁部材の上記貫通孔内に挿入される挿入部であって、上記挿通孔面のうち上記軸線方向先端側に位置する先端側挿通孔面を有する挿入部を備え、
   上記挿入部は、上記絶縁部材の上記シール側面に押し当てられて、上記挿通孔のうち上記先端側挿通孔面によって構成される先端側挿通孔が縮径するように弾性変形し、上記先端側挿通孔面と上記リード線の外周面との間を水密にしてなる
   ガスセンサ。
2. 請求項１に記載のガスセンサであって、
   前記絶縁部材の後端面から前記軸線方向先端側に延びる孔であって、上記後端面から上記軸線方向先端側に向かうにしたがって縮径するテーパ状の孔を構成するテーパ面を、前記シール側面として含む
   ガスセンサ。
3. 請求項１または請求項２に記載のガスセンサであって、
   前記絶縁部材の後端面よりも前記軸線方向先端側に位置し、前記弾性シール部材側を向く環状の環状面であって、前記貫通孔のうち上記後端面から当該環状面にまで延びる第１孔部と、上記貫通孔のうち当該環状面から前記軸線方向先端側に延びる第２孔部との間に段差を形成する環状面を、前記シール側面として含む
   ガスセンサ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のガスセンサであって、
   前記絶縁部材の後端面と前記弾性シール部材との間に、間隙を設けてなる
   ガスセンサ。

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