JP4358393B2 - ガスセンサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、排気ガス等の被測定ガスが流れる流路を形成する管に取り付けられると共に、基準ガスとしての大気を外部から導入して機能するガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、混合ガス中から特定のガス成分の濃度を検出するガスセンサとしては、ＨＣセンサやＮＯｘセンサ等様々な種類のものが知られている。その内の一つとして、例えば図１２に示す様に、酸素イオン伝導性の固体電解質体からなる検出素子５０２を備えた酸素センサ５０１が知られている。
【０００３】
この検出素子５０２は、固体電解質体により一端が閉塞し他端が開口した有底筒状体に形成された素子本体の内外表面に内側電極５０３および外側電極５０４が夫々形成されたものである。この内側電極５０３と外側電極５０４との間には、筒状体に形成された検出素子５０２の内部空間と外側との酸素濃度差に応じた起電力が発生する。例えば被測定ガスの流路において、筒状の主体金具５０５を介して、検出素子５０２の閉塞端を流路を形成する管内側に突出させて外側電極５０４に被測定ガスを触れさせると共に、内側電極５０３には大気を触れさせれば、内側電極５０３と外側電極５０４との間に発生する起電力を検出することにより、被測定ガス中の酸素濃度を検出することができる。
【０００４】
酸素センサ内部への大気の導入は、リード線５０７の捩り芯線の隙間を介して行うことができるが、大量の大気を導入できるよう筒状カバー５０６側面に通気孔５０９を設けると共に、水等の侵入を防ぐべく、例えばフッ素樹脂製の通気性を有する撥水性フィルタ５０８でその通気孔５０９を塞ぐ技術が従来より用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、こうした酸素センサが、例えば高温の排気ガス中の酸素濃度等の検出に使用される場合には、撥水性フィルタ５０８は高温下に置かれることになり、長期間の使用により、熱の影響でフィルタの通気性が低下する可能性がある。
【０００６】
この問題を解決するためには、例えば特開平９−５４０６３号公報に記載の技術のように、被測定ガスの流路を形成する管の外部方向に向けられる、筒状カバーの開口端に設けられたシール部材に通気孔を形成し、その通気孔内に棒状のフィルタを挿入することが考えられる。シール部材は流路から遠く、流路を形成する管からの熱が伝わりにくいため、シール部材内にフィルタを配置させれば、フィルタが高温に晒される可能性を少なくすることができるのである。しかし、この様な棒状に形成したフィルタでは、気体が通過する際の抵抗が大きく、大気の導入が十分に行われない可能性がある。
【０００７】
なお、こうした問題は、酸素センサだけでなく、大気の導入を必要とするＮＯｘセンサやＨＣセンサ等のガスセンサにおいても生じている。
本発明はこうした問題に鑑みてなされたものであり、大気を外部から導入して機能するガスセンサにおいて、高温下で使用されても、大気の導入性能を維持できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を解決するためになされた本発明のガスセンサは、酸素イオン伝導性固体電解質体の第１および第２の面に電極が形成された検出素子と、被測定ガスが流れる流路を形成する管の壁面に設けられた取付孔に装着する装着部を有し、さらに該取付孔を介して該装着部よりも該管内側に前記第１の面が配置されるように前記検出素子を保持する主体金具と、一端が該主体金具の前記装着部よりも前記管外側に接続され、他端に前記第２の面に大気を導入する通気孔および前記検出素子の両電極に接続されたリード線を通過させる挿通孔を有する柱状のシール部材を有する筒状カバーと、前記通気孔を塞ぐ、通気性の撥水性フィルタと、を備えたガスセンサであって、前記撥水性フィルタをシート状に形成し、前記通気孔に嵌挿可能な筒状挿入部材によって、該通気孔に設けたことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、この様に構成された本発明のガスセンサにおいては、シール部材に形成された通気孔を塞ぐ撥水性フィルタは、シート状に形成され、通気孔に嵌挿可能な筒状挿入部材を介して、通気孔に設けられる。
したがって、本発明のガスセンサによれば、撥水性フィルタがシート状に形成されていることから良好な通気性を確保することができると共に、当該ガスセンサが流路から熱を受ける場合でも、撥水性フィルタはシール部材に設けられており熱の影響を受け難いことから、その通気性を維持することができる。
【００１０】
さらに、請求項１に記載のガスセンサでは、撥水性フィルタを、筒状挿入部材の開口端部を閉塞するよう、筒状挿入部材の外周面と前記通気孔の内周面との間にて挟持することによって通気孔に設けられている
【００１１】
この様に構成された請求項１に記載のガスセンサによれば、撥水性フィルタを筒状挿入部材の外周面と通気孔の内周面との間にて挟持することから、後述する様に、撥水性フィルタを筒状挿入部材で通気孔内に押し込むようにすれば、容易に撥水性フィルタを通気孔に設けることができる。また、筒状挿入部材の開口を覆うよう撥水性フィルタを予め張っておき、その筒状挿入部材を通気孔に挿入しても良く、その場合であっても、撥水性フィルタを筒状挿入部材の外周面と通気孔の内周面との間にて挟持すれば、より確実な撥水性フィルタの固定を図ることができる。
【００１２】
請求項１の構成では、通気孔の内周面と筒状挿入部材の外周面とが、撥水性フィルタを間に挟んだ状態で密着し（或いは部分的には直接的に密着して）、その間でのシール性（密封性）が確保される。そしてまた、筒状挿入部材の少なくとも一方の開口端部は撥水性フィルタにより閉塞されるので、筒状挿入部材の内部を水滴等が通過するのを防止することができることとなり、この結果、シール部材の通気孔における防水が図られる。
【００１３】
以上の様に、筒状挿入部材の外周面と通気孔の内周面との間にて、撥水性フィルタを挟持するようにすると、上記の効果が得られるので好ましいが、高温環境下における撥水性フィルタ自体の収縮や、冷熱サイクルによるシール部材の膨張・収縮などによって、撥水性フィルタが位置ずれを起こす可能性がある。その結果、通気孔における防水性が良好には確保することができなくなってしまうことも考えられる。
【００１４】
そこで、請求項２に記載の様に、筒状挿入部材の外周面のうち撥水性フィルタと接触する部位に、通気孔の内周面との間に撥水性フィルタを挟んだ際にその撥水性フィルタを係止する係止部を設けるようにすると良い。
この様に構成された請求項２記載のガスセンサにおいては、撥水性フィルタは、筒状挿入部材の外周面と通気孔の内周面との間に挟まれた際に、係止部の部分において確実に保持され、位置ずれを起こしにくくなる。従って、請求項２記載のガスセンサによれば、防水性の確実性を増すことができる。
【００１５】
なお、係止部としては、様々な態様が考えられるが、筒状挿入部材の側面を貫通する穴部として構成しても良いし、また、筒状挿入部材の外周面が凹んだ形状の穴部として構成しても良い。シール部材は弾性を有するものであり、通気孔の内周面と筒状挿入部材の外周面との間にて撥水性フィルタを挟むと、撥水性フィルタが通気孔の内周面に押されて穴部に食い込み、これにより、撥水性フィルタが係止される。
【００１６】
また、係止部としては、筒状挿入部材の外周面から外側方向に突出した突部として構成しても良い。通気孔の内周面と筒状挿入部材の外周面との間にて撥水性フィルタを挟むと、筒状挿入部材の突部が撥水性フィルタおよび通気孔の内周面に食い込み、これにより、撥水性フィルタが係止される。
【００１７】
また、請求項１や請求項２の様な構成とした場合は、請求項３に記載の様に、撥水性フィルタの縁部を目視できるようにするとよい。
即ち、請求項１や請求項２の様な構成においては、撥水性フィルタの一部分の領域が筒状挿入部材の開口端部を塞ぎ、その領域の周囲の部分が、筒状挿入部材の外周面と前記通気孔の内周面との間に挟まれることとなる。その場合、請求項４の様に、撥水性フィルタの縁部を目視できるようにすれば、筒状挿入部材の外周面と通気孔の内周面との間において、撥水性フィルタが確実に狭持されているかどうか、を検査することが可能となる。
【００１８】
次に、請求項４に記載のガスセンサでは、以下の様にして、通気孔内部に嵌挿可能な筒状挿入部材により撥水性フィルタを通気孔に固定している。
即ち、撥水性フィルタが筒状挿入部材の開口端部を閉塞するよう、撥水性フィルタを、筒状挿入部材の外周に外嵌可能な外嵌部材の内周面と筒状挿入部材の外周面との間にて挟持する。これにより、撥水性フィルタを筒状挿入部材に固定するのである。
【００１９】
請求項４の構成では、通気孔の内周面と筒状挿入部材の外周面とが、直接的に密着し（或いは部分的には外嵌部材や撥水性フィルタを挟んだ状態で間接的に密着し）、その間での防水が図られる。そしてまた、筒状挿入部材の少なくとも一方の開口端部は撥水性フィルタにより閉塞されるので、筒状挿入部材の内部を水滴等が通過することが防止され、この結果、シール部材の通気孔における防水が図られる。
【００２０】
この様に構成される請求項４に記載のガスセンサにおいては、例えば、撥水性フィルタを予め筒状挿入部材に（筒状挿入部材の開口端部を閉塞した状態で）固定した後に、その筒状挿入部材をシール部材の通気孔に挿入するという手順により、通気孔への撥水性フィルタの配設を行うことができる。つまり、筒状挿入部材と撥水性フィルタとを１つのユニットとして取り扱うことが可能となるのである。このため、例えば、撥水性フィルタで筒状挿入部材の開口端部を確実に塞げた状態となっているかを、筒状挿入部材と撥水性フィルタとを１ユニットとした段階で確認することができることとなる。この結果、組立の早い段階で、防水性の不具合を発見することが可能となり、延いては製造コストの抑制を図ることができる。
【００２１】
さて、請求項４に記載のガスセンサにおいては、更に次の様にすると好ましい。即ち、請求項５に記載のように、撥水性フィルタを、当該撥水性フィルタにより閉塞される筒状挿入部材の開口端部の外周面と、外嵌部材の内周面との間にて挟持するのである。
【００２２】
即ち、請求項４のガスセンサでは、撥水性フィルタの一部の領域が筒状挿入部材の開口端部を塞ぎ、その領域の周囲の部分が、筒状挿入部材の外周面と外嵌部材の内周面との間に狭持されることとなるが、請求項５記載の構成では特に、その「閉塞されることになる開口端部の外周面」の部分で撥水性フィルタを挟み込むようにするのである。その結果、筒状挿入部材の開口端部（延いてはシール部材の通気孔）を閉塞するために必要な撥水性フィルタの面積を少なくすることができ、撥水性フィルタにかかるコストを抑制することができるという効果を奏する。
【００２３】
また、請求項６に記載のように、筒状挿入部材の外周面には、外嵌部材が、筒状挿入部材の軸方向に沿って移動するのを規制する規制部を設けるとよい。この様に構成されたガスセンサによれば、外嵌部材が、筒状挿入部材の軸方向に沿って移動することを規制することができる。このため、筒状挿入部材の外周面上における外嵌部材の位置決めが容易となり、組立が簡単となる。また、外嵌部材の位置ずれを抑制できるので、延いては撥水性フィルタのずれをも抑制できる。
【００２４】
なお、規制部は、例えば、筒状挿入部材の外周面から外部方向に突出した突出部（例えば鍔形状など）として構成しても良いし、筒状挿入部材の太さが軸方向に変化するような段部として構成しても良い。
外嵌部材は、規制部に直接接触しても良いし、また撥水性フィルタを介して間接的に接触するものであっても良いが、請求項７に記載のように、外嵌部材と筒状挿入部材（規制部に限らない）とがその一部において互いに直接接触するよう構成した方が好ましい。
【００２５】
即ち、筒状カバーの端部（開口端部）に設けられる柱状のシール部材は、筒状カバーの開口端部において、筒状カバーの外側から内側に向けて加締められることにより、そのシール性（筒状カバーとシール部材との間、シール部材とリード線との間、およびシール部材と筒状挿入部材との間におけるシール性）が強化される。しかし、加締めの際、内側方向に圧縮されたシール部材が外嵌部材に接触して、外嵌部材が筒状挿入部材から抜けるように作用する可能性がある。
【００２６】
そこで、外嵌部材と筒状挿入部材とがその一部において互いに直接接触するよう、両者を構成するのである。両部材が直接接触する（つまり撥水性フィルタが介在しない）部分においては、互いに嵌合可能な凹凸を設けたり、加締めたりすることによって、撥水性フィルタを傷つけることなく両部材の結合を図ることができる。従って、請求項７記載のガスセンサによれば、外嵌部材を筒状挿入部材に確実に固定することが可能となる。
【００２７】
なお、請求項４〜７のガスセンサにおいては、請求項８に記載の様に、撥水性フィルタは、縁部を目視できるよう、筒状挿入部材に固定するとよい。
即ち、上記の構成においては、撥水性フィルタの一部分の領域が筒状挿入部材の開口端部を塞ぎ、その領域の周囲の部分が、筒状挿入部材の外周面と外嵌部材の内周面との間に挟まれることとなる。その場合、請求項８の様に、撥水性フィルタの縁部を目視できるようにすれば、筒状挿入部材の外周面と外嵌部材の内周面との間において、撥水性フィルタが確実に狭持されているかどうか、を検査することが可能となる。
【００２８】
以上の様に、通気孔若しくは外嵌部材の内周面と筒状挿入部材の外周面との間に撥水性フィルタを挟み込むものとする場合には、請求項９に記載のように、筒状挿入部材の外周面のうち、撥水性フィルタと接触する部位を粗面化するとよい。この様にすれば、撥水性フィルタをより確実に筒状挿入部材の外周面に保持することができる。その結果、撥水性フィルタによる筒状挿入部材の開口端部の閉塞をより確実なものとすることができる。
【００２９】
また、請求項１０に記載の様に、筒状挿入部材の外周面のうち、撥水性フィルタと接触する部位には次の様なテーパ部を設けると良い。即ち、撥水性フィルタにて閉塞される開口端部側から離れるほど外径が小さくなるテーパ部である。この様な構成においては、撥水性フィルタは、通気孔若しくは外嵌部材の内周面と筒状挿入部材の外周面との間に挟まれると、閉塞される開口端部から離れる方向に引っ張られることとなる。その結果、撥水性フィルタによる筒状挿入部材の開口端部の閉塞がより確実なものとなるのである。
【００３０】
次に、撥水性フィルタは気体は通すものであるが、撥水性フィルタの周囲の物（例えばシール部材やリード線など）との位置関係によっては、通気孔の当該ガスセンサ外部に面する開口端部付近に水や油などの液体が溜まり、撥水性フィルタを覆い、その通気性が損なわれてしまう可能性がある。
【００３１】
そこで、請求項１１に記載の様に、筒状挿入部材の、撥水性フィルタにより閉塞された開口端部が、通気孔の当該ガスセンサ外部に面する開口端部から突出するよう構成すると良い。こうすれば、通気孔の当該ガスセンサ外部に面する開口端部付近に水や油などの液体が溜まっても、筒状挿入部材の開口端部を塞いでいる撥水性フィルタまでもが液体に覆われるのを抑制することができる。
【００３２】
さて、撥水性フィルタとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる多孔質繊維構造体により構成することが考えられるが、その構造によっては、加熱により、ある一の方向に収縮し易いという性質を有する（即ち、加熱による収縮性に異方性を有する）場合がある。そうした場合には、通気孔或いは外嵌部材の内周面と筒状挿入部材の外周面との間に撥水性フィルタを挟み込むに当たり、ある方向では、これを狭持するために十分な撥水性フィルタの長さが確保されているにもかかわらず、他の方向では、撥水性フィルタが短くなってしまい確実な狭持が困難となる可能性がある。
【００３３】
そこで、撥水性フィルタが、加熱による収縮度合に異方性を有する場合には、請求項１２に記載の様に、撥水性フィルタの収縮し易い方向に、予め撥水性フィルタを長くしておくとよい。こうすれば、加熱による収縮が起こっても、通気孔或いは外嵌部材の内周面と筒状挿入部材との間に撥水性フィルタを確実に保持しておくことができる。
【００３４】
ところで筒状カバーの端部（開口端部）に設けられる柱状のシール部材は、その開口端部から外部に引き出されるリード線に外嵌して、筒状カバー内部に水等が侵入するのを防止する。そして、開口端部にて径方向に加締められることにより、そのシール性（気密性）が強化される。すなわち、開口端部外周において径方向内側に加締められることによりその内部に応力が生じ、開口端部内周面との間におけるシール性、およびリード線外周面との間におけるシール性が確実なものとされる。しかし、シール部材の大きさや、加締め方によっては、シール部材内部における応力が不均一となってシール性が確保し難くなる可能性もあり、組立が容易でない。
【００３５】
そこで、請求項１３に記載のガスセンサでは、筒状挿入部材を、シール部材よりも硬質の材料で形成し、更に請求項１４に記載のガスセンサでは、通気孔をシール部材に同軸に形成している。
この様に構成されたガスセンサによれば、通気孔は、シール部材に同軸（即ち、シール部材の中心軸上に）に形成され、シール部材よりも硬質の材料で形成された筒状挿入部材が挿入されることになる。そのため、加締めによりシール部材内部に発生する応力が不均一となるのを抑制することができ、シール部材によるシール性の向上を図ることができる。なお、筒状挿入部材の材質としては、外部からの力に耐えられるものであれば良く、例えばＳＵＳ３０４等の金属、ＰＴＦＥ等の樹脂を用いると良い。
【００３６】
筒状挿入部材は単なる筒体であっても良いが、当該ガスセンサに振動が加わった場合には、シール部材の通気孔から脱落する可能性もある。
そこで、請求項１５に記載の様に、筒状挿入部材の外周に、シール部材に係合する鍔部を設けると良い。
【００３７】
この様に構成された請求項１５に記載のガスセンサによれば、筒状挿入部材の外周に設けられた鍔部がシール部材に係合することから、筒状挿入部材が通気孔から脱落し難くなるので好ましい。
そして請求項１５に記載のガスセンサにおいては、筒状挿入部材の鍔部はシール部材のどの部分に係合するものであっても良い。例えば通気孔の開口周囲の外表面に係合するよう鍔部を構成しても良いが、筒状挿入部材の一部が通気孔外部にはみ出すこととなり、周囲の空間を狭めて他の部品のレイアウトを制限することになる可能性もある。
【００３８】
そこで、請求項１６に記載の様に、鍔部を、通気孔内部に形成された係合部に係合させるようにすると良い。
この様に構成された請求項１６に記載のガスセンサによれば、鍔部は通気孔内部に形成された係合部に係合するので、通気孔外部にはみ出さず、空間を有効に利用することができる。
【００３９】
なお筒状挿入部材に鍔部を設けた場合には、請求項１７に記載の様に、鍔部に切欠き部を設けるとよい。この様な構成とすれば、切欠き部に撥水性フィルタを引っ掛けることが可能となり、撥水性フィルタの位置ずれを抑制できる。また、鍔部により撥水性フィルタの縁部が隠れて目視できなくなってしまう可能性があるが、切欠き部を通した目視を可能とすることができる。
【００４０】
さて、撥水性フィルタには、水滴ばかりでなく、油も掛かる可能性がある。そこでより好ましくは、請求項１８に記載のように、撥水性フィルタとしては、更に撥油性を有するものを用いると良い。この様にすれば、撥水性フィルタに油が付着するのを抑制することができ、より確実に通気孔の通気性を確保することができる。
【００４１】
また、水滴や油等の液体が通気孔を通過するのをより確実に防止するためには、請求項１９に記載の様に、通気孔の軸方向に、撥水性フィルタを二重に設けるようにするとよい。
なお、上述の様に、筒状挿入部材の開口端部を塞いでいる撥水性フィルタに水や油などの液体が付着して通気孔の通気性を低下させるのを抑制するには、請求項２０の様に、シール部材の当該ガスセンサ外部に面する外側表面を、凸面状に形成すると良い。シール部材の外側表面を凸起させれば、外側表面に液体が溜まるのを抑制することができ、延いては撥水性フィルタの筒状挿入部材の開口端部を覆っている部分を液体が覆うことを抑制できるからである。
【００４２】
そして特に、請求項２１に記載の様に、通気孔の当該ガスセンサ外部に面する開口端部にて、シール部材の外側表面が最も高く凸起するよう構成すれば、より効果的に、撥水性フィルタに液体が付着して通気性を低下させることを抑制することができる。
【００４３】
また、撥水性フィルタは、上述のように通気孔の内面と筒状挿入部材の外周との間に挟み込むようにして固定しているが、請求項２２に記載のように、撥水性フィルタの周辺を筒状挿入部材の開口端部に直接、接合して固定してもよい。この場合、撥水性フィルタの外周縁を筒状挿入部材の開口端部に接合するための面倒な接着作業を要するが、高価な撥水性フィルタの使用量を更に低減することができる利点がある。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施例を図面と共に説明する。図１は、第１実施例としての酸素センサの全体構成を示す破断面図である。
図１に示す様に、第１実施例の酸素センサ１は、ＺｒＯ2を主成分とする固体電解質体により先端が閉じた中空軸状に形成された検出素子２、検出素子２内に配置された軸状のセラミックヒータ３、検出素子２を収容するケーシング１０等から構成されている。
【００４５】
この検出素子２は、その軸方向における中央部付近の外周にて、絶縁性セラミックから形成されたセラミックホルダ６，７と、タルクから形成されたセラミック粉末８とを介して、電気的に絶縁された状態で金属製のケーシング１０内に設けられている。検出素子２の内面及び外面には、そのほぼ全面を覆うように、Ｐｔからなる一対の多孔質電極層（内側電極２ａ、外側電極２ｂ）が設けられている。なお、検出素子２の外面および内面が、第１および第２の面に夫々相当する。
【００４６】
ケーシング１０は、酸素センサ１を排気管等の取付部に固定して、検出素子２の閉じた先端部を排気管等の内部に突出させる主体金具９と、主体金具９の、排気管等の外側に向いた開口に延設され、検出素子２の内面に大気を導入するための筒状カバー１６とから構成されている。筒状カバー１６は、主体金具９の一方の開口部に内側が連通するように結合された第１外筒１４と、第１外筒１４に対して、上方（即ち、当該酸素センサ１が取り付けられる排気管等の外部方向。）から外嵌する筒状の第２外筒１５とから形成されている。なお、この第１外筒１４および第２外筒１５が、第１カバーおよび第２カバーに夫々相当する。
【００４７】
主体金具９の下方（即ち、当該酸素センサ１が取り付けられる排気管等の内部方向。）には、検出素子２の先端側を一定の空間を隔てて覆うようにプロテクタ１１が取り付けられ、プロテクタ１１には排ガスを透過させる複数のガス透過口１２が形成されている。
【００４８】
主体金具９の上側の開口には、第１外筒１４の下側の開口端部が、セラミックホルダ６との間にリング５を介した加締めにより固定され、第１外筒１４は、主体金具９の上側の開口に延設されている。一方、第１外筒１４上側の開口内には、セラミックで筒状に形成された絶縁性のセパレータ１８が設けられている。セパレータ１８の外周面には鍔部１８ａが設けられ、その鍔部１８ａが第１外筒１４上側の開口縁部に係合することにより、セパレータ１８は第１外筒１４上側の開口内部に保持される。そして、セパレータ１８の上方からは、更に第２外筒１５が設けられ、第１外筒１４に外嵌されている。
【００４９】
第２外筒１５の上端側の開口内には、ゴムで構成された円柱形状のシール部材１７が設けられており、このシール部材１７およびセパレータ１８を貫通するように、検出素子２の電極に夫々接続されるリード線２０，２１及びセラミックヒータ３に接続される一対のリード線（図示せず）が配置されている。
【００５０】
検出素子２用の一方のリード線２０は、コネクタ部２４、引出し線部２５および内部電極接続部２６で構成される端子金具２３を経て、検出素子２の内側電極２ａと電気的に接続されている。他方のリード線２１は、コネクタ部３４、引出し線部３５および外部電極接続部３６で構成される端子金具３３を経て、検出素子２の外側電極２ｂと電気的に接続されている。
【００５１】
また、セラミックヒータ３に通電するための一対のヒータ端子部４０が、セラミックヒータ３の上端に固定され、これらヒータ端子部４０を経て、セラミックヒータ３内に埋設された図示しない発熱用抵抗回路に通電される。
次に図２に示す様に、第１実施例の酸素センサ１における第１外筒１４および第２外筒１５の内部空間の換気は、第２外筒１５と第２外筒１５に外嵌された保護外筒４１との間に配置される第１撥水性フィルタ４２、およびシール部材１７内部に設けられた第２撥水性フィルタ６２を介して行われる。なお、第２撥水性フィルタ６２が、特許請求の範囲に記載の撥水性フィルタに相当する。
【００５２】
以下、これら第１撥水性フィルタ４２および第２撥水性フィルタ６２の取付構造について説明する。
第２外筒１５は、上述の様に、第１外筒１４の上側（即ち、第１外筒１４に対して主体金具９とは反対側）に連結され、その内部が第１外筒１４の内部と連通する。第２外筒１５は、下方（即ち主体金具９側）から、径方向への加締め（位置Ａ１，Ａ２）により第１外筒１４に固定される円筒状の大径部４３と、第１通気孔４６を有し且つ第１撥水性フィルタ４２が外嵌される円筒状の通気孔形成部４４と、円柱状のシール部材１７に外嵌される開口端部４７とから構成されている。
【００５３】
一方、保護外筒４１は、第２外筒１５の上部構造（即ち大径部４３の上部、通気孔形成部４４および開口端部４７）に外嵌可能に形成されている。具体的には、保護外筒４１は、下方から、第２外筒１５の大径部４３に外嵌して重なる大径部５１と、第２外筒１５の通気孔形成部４４に外嵌された第１撥水性フィルタ４２の外周を覆う円筒状のフィルタ保護部５２と、第２外筒１５の開口端部４７に外嵌される小径部５３とから構成されている。
【００５４】
保護外筒４１は、第２外筒１５の大径部４３に重なる大径部５１にて、径方向に加締められる（位置Ａ３）と共に、第２外筒１５の開口端部４７に重なる小径部５３にて径方向に加締められて（位置Ａ４）、第２外筒１５に固定される。また、小径部５３における加締め（位置Ａ４）により、シール部材１７は第２外筒１５の開口端部４７内周面に固定され、そして、第２外筒１５内周面とシール部材１７外周面との間のシール性が確保される。
【００５５】
第１撥水性フィルタ４２は、筒状に形成されたシート状のものであり、通気孔形成部４４と保護外筒４１のフィルタ保護部５２との間に形成される空間に配置されている。この第１撥水性フィルタ４２は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の未焼成成形体を、ＰＴＦＥの融点よりも低い加熱温度で１軸以上の方向に延伸することにより得られる多孔質繊維構造体（例えば、商品名：ゴアテックス（ジャパンゴアテックス（株）））により、水滴等の水を主体とする液体の透過は阻止し、かつ気体（空気、水蒸気等）の透過は許容する撥水性フィルタとして構成されている。また、さらに撥油コートした多孔質繊維構造体（商品名：オレオベントフィルタ（ジャパンゴアテックス（株）））を用いても良い。これを用いることにより、付着した油分が気化して内部に侵入する危険性を低下させることができる。
【００５６】
保護外筒４１のフィルタ保護部５２は、第２外筒１５の第１通気孔４６の上側（位置Ａ５）および下側（位置Ａ６）で径方向に加締められており、これにより、水等が通気孔形成部４４と第１撥水性フィルタ４２との間を介して酸素センサ１内部に侵入するのが防止される。そして、フィルタ保護部５２において、上記両加締め位置Ａ５，Ａ６の間、即ち第１通気孔４６に対応する位置には、第１撥水性フィルタ４２に大気を導入するための透過孔５６が設けられている。これにより、第１通気孔４６、第１撥水性フィルタ４２および透過孔５６を介して、酸素センサ１の内部と外部との間の気体の流通が可能とされている。
【００５７】
さて、第２外筒１５の開口端部４７内側に設けられるシール部材１７は、図３に示す様に、酸素センサ１内部と外部との間で気体を通過させるための第２通気孔５８と、当該酸素センサ１内部から引き出すべきリード線（即ち検出素子２用のリード線２０，２１及びセラミックヒータ３用のリード線）を夫々通過させる挿通孔６０（第１実施例では、リード線の数に対応して４箇所）を備えている。
【００５８】
第２通気孔５８はシール部材１７に同軸に形成され、その内部には、上記多孔質繊維構造体によりシート状に形成された第２撥水性フィルタ６２が、筒状挿入部材６４を介して挿入され固定される。この筒状挿入部材６４は両端が開口し、第２通気孔５８に嵌合可能な筒状に形成されている。第２撥水性フィルタ６２は、筒状挿入部材６４の一方の開口６４ａとその外周面とを覆うことができる程度に広げられ、筒状挿入部材６４に被せられた状態で、筒状挿入部材６４と共に第２通気孔５８に挿入される。この様にして、第２撥水性フィルタ６２は、筒状挿入部材６４の外周面と第２通気孔５８の内周面との間に挟まれ、第２通気孔５８を塞いだ状態で固定される。
【００５９】
なお、筒状挿入部材６４の両開口端の内、第２通気孔５８への挿入方向（図３では上方）に対して反対側（図３では下方）にある開口端外周部には、鍔部６４ｂが形成されている。筒状挿入部材６４が第２通気孔５８の下方から挿入されると、鍔部６４ｂは第２通気孔５８下側の開口縁部にて係止され、その結果、第２通気孔５８内における筒状挿入部材６４および第２撥水性フィルタ６２の位置決めがなされる。
【００６０】
そして、シール部材１７が第２外筒１５の開口端部４７内側に配置され、第２外筒１５および保護外筒４１を介して径方向に加締められる（位置Ａ４）と、筒状挿入部材６４とシール部材１７との間のシール性はより確実なものとされる。
なお、撥水性フィルタは、上述のように一軸方向に延伸することにより製造されているが、加熱によって異方性を生じるものと生じないものがあり、ここでは異方性のあるものを第２撥水性フィルタ６２として使用している。一つの第２撥水性フィルタは６２は、それよりも広いシート状の多孔質繊維構造体から切り取って得られるのであるが、異方性のため収縮しやすい方向に、予め長く切り取られる。具体的には、短い方向と長い方向とでは、長さが約７：８の比とされている。そして、本実施例では、第２撥水性フィルタ６２が収縮の結果としてほぼ円形状となるように、短径と長径との比が約７：８である楕円形となっている。
【００６１】
以上の様に構成された酸素センサ１が、主体金具９の外周に形成されたネジ部９ａを介し、筒状カバー１６が略上向きとなるよう、被測定ガスの流路を形成する管の取付孔に取り付けられると、プロテクタ１１にて保護された検出素子２の先端部が流路を形成する管内部に突出して、被測定ガスに晒される。一方、検出素子２の内部には、第１通気孔４６および第２通気孔５８を介した換気により、上記筒状カバー１６を介して大気が導入される。第１通気孔４６および第２通気孔５８は、夫々シート状に形成された通気性の第１撥水性フィルタ４２および第２撥水性フィルタ６２にて塞がれていることから、筒状カバー１６内部への大気の導入を十分行うことができると共に、水等の侵入を防止している。その結果、検出素子２の内側電極２ａと外側電極２ｂとの間には、大気中の酸素濃度と被測定ガス中の酸素濃度との比に応じた電圧が発生し、リード線２０、２１により検出信号として外部に出力される。なおネジ部９ａが、請求項の「装着部」に相当する。
【００６２】
以上の様に構成された第１実施例の酸素センサ１によれば、次の（１）〜（６）の効果を奏する。
（１）第２撥水性フィルタ６２がシート状に形成されていることから良好な通気性を確保できると共に、流路から熱を受ける場合でも、第２撥水性フィルタ６２はシール部材１７内に固定されていることから熱の影響を受け難く、その通気性を維持できるので、筒状カバー１６内への大気の導入を確実に行うことができる。
【００６３】
（２）第２撥水性フィルタ６２を筒状挿入部材６４の外周面と第２通気孔５８の内周面との間にて挟持して、容易に第２通気孔５８内に固定することができるので、製造に手間がかからず好ましい。
（３）第２通気孔５８はシール部材１７に同軸に形成され、その内部に金属で固く形成された筒状挿入部材６４が挿入されていることから、加締めによりシール部材１７内部に発生する応力が不均一となるのを抑制することができ、シール部材１７によるシール性の向上を図ることができる。
【００６４】
（４）筒状挿入部材６４の外周には鍔部６４ｂが形成され、筒状挿入部材６４が第２通気孔５８に嵌挿されると、第２通気孔５８の開口の周縁部にてシール部材１７に係合することから、筒状挿入部材６４が第２通気孔５８から脱落し難いという効果を奏する。
【００６５】
（５）第２撥水性フィルタ６２の収縮し易い方向には、その長さが予め長くとられている。このため、収縮が起こっても、第２通気孔５８の内周面と筒状挿入部材６４の外周面との間に撥水性フィルタを確実に保持しておくことができる。
（６）なお、第２撥水性フィルタとして、撥油コートした多孔質繊維構造体を用いれば、付着した油分が気化して内部に侵入する危険性を低下させることができる。
【００６６】
次に第２実施例について説明する。図４は、第２実施例の酸素センサにおけるシール部材１１７および筒状挿入部材１６４を示す説明図である。
シール部材１１７はゴムで形成され、酸素センサ１内部と外部との間で気体を通過させるための第２通気孔１５８と、当該酸素センサ１内部から引き出すべきリード線を夫々通過させる挿通孔１６０を備えている。シール部材１１７に形成された第２通気孔１５８は、金属製の筒状挿入部材１６４の鍔部１６４ｂをも挿入可能な開口を有しており、その内部には鍔部１６４ｂと係合する係合部１５８ａが形成されている。第２撥水性フィルタ１６２が、筒状挿入部材１６４と共に第２通気孔１５８に挿入されると、鍔部１６４ｂが第２通気孔１５８内部の係合部１５８ａにて係止され、その結果、第２通気孔１５８内における筒状挿入部材１６４および第２撥水性フィルタ１６２の位置決めがなされる。
【００６７】
その他の構成については、第１実施例の酸素センサ１と同様であるので、説明を省略する。
以上の様に構成された第２実施例としての酸素センサにおいては、第１実施例の（１）〜（６）の効果に加えて、次の（７）の効果を奏する。
【００６８】
（７）筒状挿入部材１６４の鍔部１６４ｂは第２通気孔１５８内部に形成された係合部１５８ａに係合することから、第２通気孔１５８の外部にはみ出さず、酸素センサ１の内部空間を有効に利用できるという効果を奏する。
次に第３実施例について説明する。図５は、第３実施例の酸素センサにおけるシール部材１７の通気孔５８付近の構成を示すための説明図である。
【００６９】
このシール部材１７は、第１実施例のものと同様のものであり、第２通気孔５８がシール部材１７に同軸に形成されているが、その内部には、多孔質繊維構造体によりシート状に形成された第２撥水性フィルタ２６２が、図５（ｃ）に示す様に筒状挿入部材２６４を介して挿入され固定される。
【００７０】
図５（ａ）に示す様に、この筒状挿入部材２６４は両端が開口し、第２通気孔５８に嵌合可能な筒状に形成されている。第２撥水性フィルタ２６２は、筒状挿入部材２６４の一方の開口端部２６４ａの開口と外周面とを覆うことができる程度の広さを有し、筒状挿入部材２６４に被せられた状態で、筒状挿入部材２６４と共に外嵌部材２６６に挿入される。この結果、第２撥水性フィルタ２６２は、筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａの外周面と外嵌部材２６６の内周面との間に挟まれ、筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａを塞いだ状態で固定される。
【００７１】
即ち、第２撥水性フィルタ２６２は、筒状挿入部材２６４（詳しくは、その開口端部２６４ａ）に外嵌可能な外嵌部材２６６により、筒状挿入部材２６４に固定されるのである。外嵌部材２６６は、金属にて筒形状に形成されている。
筒状挿入部材２６４の外周面には、上記開口端部２６４ａから他方の開口端部に向けて筒状挿入部材２６４の径（即ち、太さ）が大きくなるような段部２６４ｃが形成されている。外嵌部材２６６は、筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａに嵌め込まれると、筒状挿入部材２６４の軸方向に沿った動きが段部２６４ｃにて規制され、その結果、筒状挿入部材２６４の外周面上における位置が決まる。なお、この段部２６４ｃは、請求項の「規制部」として機能する。
【００７２】
こうした構成の筒状挿入部材２６４と外嵌部材２６６により筒状挿入部材２６４に固定された第２撥水性フィルタ２６２は、図５（ｂ）に示す様に、その縁部２６２ａが目視できるようにされている。即ち、第２撥水性フィルタ２６２の縁部２６２ａは、筒状挿入部材２６４と外嵌部材２６６との間に隠れてしまうのではなく、その間から覗いているのである。なお、この第２撥水性フィルタ２６２も、第１実施例と同様、収縮性に異方性を有しているので、縮み易い方向に予め長くなるよう形成されている。
【００７３】
筒状挿入部材２６４は、その第２撥水性フィルタ２６２により閉塞される開口端部２６４ａの側から、シール部材１７の第２通気孔５８に挿入される。第３実施例においても、上記実施例と同様に、第２通気孔５８への挿入方向に対して反対側（図５では下方）にある開口端外周部には、鍔部２６４ｂが形成されている。即ち、第２撥水性フィルタ２６２により閉塞される開口端部２６４ａと反対側の開口端部の外周部に鍔部２６４ｂが設けられているのである。
【００７４】
筒状挿入部材２６４が第２通気孔５８の下方から挿入されると、鍔部２６４ｂは第２通気孔５８下側の開口縁部にて係止され、その結果、第２通気孔５８内における筒状挿入部材２６４および第２撥水性フィルタ２６２の位置決めがなされる。
【００７５】
第２通気孔５８の上方の開口端部５８ａは、酸素センサ１の外部に面するものである。第２撥水性フィルタ２６２により閉塞された筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａは、第２通気孔５８内における筒状挿入部材２６４の位置決めがされると、第２通気孔５８の上方の開口端部５８ａから突出した状態となる。
【００７６】
この様にして、第２撥水性フィルタ２６２を第２通気孔５８に設けると、第２通気孔５８は、その第２撥水性フィルタ２６２によって塞がれることとなる。即ち、筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａの外周面と開口端部２６４ａを覆おう第２撥水性フィルタ２６２とが密着して、その結果、開口端部２６４ａを介した液体の通過が防止される。そしてまた、第２通気孔５８の内周面と筒状挿入部材２６４の外周面とが密着して、その間の液体の通過が防止されるのである。
【００７７】
そして、シール部材１７が第２外筒１５の開口端部４７内側に配置され、第２外筒１５および保護外筒４１を介して径方向に加締められる（位置Ａ４）と、筒状挿入部材２６４とシール部材１７との間のシール性はより確実なものとされる。
【００７８】
なお、図６に示す様に、外嵌部材２６６と筒状挿入部材２６４とは、一部において、互いに直接接触するように構成するとよい。図６では、外嵌部材２６６の端部２６６ａを、筒状挿入部材２６４の外周面に直接接触させた場合を示している。この場合、外嵌部材２６６の端部２６６ａを単なる筒形状とすると、第２撥水性フィルタ２６２の縁部２６２ａを目で確認することができなくなるので、これを目視できるようにするには、例えば、端部２６６ａに切れ込みや貫通孔を設けるようにすればよい。
【００７９】
その他の構成については、第１実施例の酸素センサ１と同様であるので、説明を省略する。
この様に構成された第３実施例のガスセンサにおいては、上記（１）、（３）〜（６）の効果に加え、以下の効果（８）〜（１２）を奏する。
【００８０】
（８）筒状挿入部材２６４と第２撥水性フィルタ２６２とを１つのユニットとして取り扱うことができる。このため、第２撥水性フィルタ２６２で筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａを確実に塞げた状態となっているかを、筒状挿入部材２６４と第２撥水性フィルタ２６２とを１ユニットとした段階で確認することができることとなる。つまり、組立の早い段階で、防水性の不具合を発見することが可能となり、延いては製造コストの抑制を図ることができる。
【００８１】
（９）第２撥水性フィルタ２６２を、当該第２撥水性フィルタ２６２により閉塞される開口端部２６４ａの外周面と、外嵌部材２６６の内周面との間にて挟持することとしている。そのため、筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａ（延いてはシール部材１７の第２通気孔５８）を閉塞するために必要な第２撥水性フィルタ２６２の量を少なくすることができ、これにかかるコストを抑制することができる。
【００８２】
（１０）筒状挿入部材２６４の外周面には段部２６４ｃが設けられ、これにより、外嵌部材２６６が筒状挿入部材２６４の軸方向に沿って移動するのを規制できる。このため、筒状挿入部材２６４の外周面上における外嵌部材２６６の位置決めを容易なものとすることができる。また、外嵌部材２６６の位置ずれを抑制できるので、延いては第２撥水性フィルタ２６２のずれを抑制することもできる
（１１）筒状挿入部材２６４の、第２撥水性フィルタ２６２により閉塞された開口端部２６４ａは、通気孔５８の酸素センサ１の外部に面する開口端部５８ａから突出するよう構成されている。そのため、通気孔５８の開口端部５８ａ付近に水や油などの液体が溜まっても、筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａを塞いでいる第２撥水性フィルタ２６２までもが液体に覆われるのを抑制でき、通気性を確保できる。
【００８３】
（１２）外嵌部材２６６と筒状挿入部材２６４とがその一部において互いに直接接触するよう構成したので、第２撥水性フィルタ２６２を狭持しつつ、これ（第２撥水性フィルタ２６２）を傷つけることなく確実に両部材の結合を図ることができる。
【００８４】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を取ることができる。
例えば、上記実施例では、ガスセンサとして酸素センサを例にとり説明したがこれに限られるのものではなく、例えば、ＮＯｘ（窒素酸化物）センサや、ＣＨ（炭化水素）センサにも本発明を適用してもよい。
【００８５】
また、上記実施例では、筒状挿入部材６４，１６４，２６４を金属で形成したものとして説明したが、これに限られるものではない。すなわち、筒状挿入部材６４，１６４，２６４はシール部材１７，１１７内部に配置され、熱の影響を受けにくいため、必ずしも金属と同等の耐熱性を有する材料で形成する必要がない。例えば、筒状挿入部材６４，１６４，２６４をセラミックや硬質の樹脂等で形成しても良いし、また、ゴム等の弾力性の高いもので形成しても良い。
【００８６】
また上記実施例では、筒状挿入部材を円筒状のものとして説明したが、これに限られるものではない。
また、上記実施例では、シール部材の通気孔を塞ぐ撥水性フィルタを一重に設けるものとして説明したが、これに限られるものではなく、複数枚重ねて設けるようにしても良く、そうすれば、シール部材の通気孔における防水をより確実に図ることができる。
【００８７】
これを実現するには、単に複数の撥水性フィルタを重ねるようにしても良いが、嵩張って、撥水性フィルタにしわが生じ、防水性の確保が困難となる可能性がある。そこで、例えば、図７に示すような構成が考えられる。即ち、筒状挿入部材として、シール部材３０１の通気孔３０３に挿入可能な筒形状の第１挿入部材３０５と、第１挿入部材３０５の筒内部に挿入可能な第２挿入部材３０７とを用意する。この第１挿入部材３０５の開口端部を撥水性フィルタ３０６で覆い、その覆った開口端部側から、第１挿入部材３０５を通気孔３０３に挿入する。これによって、通気孔３０３の内周面と第１挿入部材３０５の外周面との間で、撥水性フィルタ３０６を狭持する。
【００８８】
一方、第２挿入部材３０７の開口端部は、他の撥水性フィルタ３０８で覆い、その覆った開口端部側から、第２挿入部材３０７を第１挿入部材３０５の内部に挿入する。これによって、第２挿入部材３０７の外周面と第１挿入部材３０５の内周面との間で、撥水性フィルタ３０８を狭持するのである。この様にすれば、シール部材の通気孔に複数の撥水性フィルタを設けることが可能となる。
【００８９】
この場合、筒状挿入部材同士を組合せ易いよう、各筒状挿入部材（第１挿入部材３０５や第２挿入部材３０７など）にテーパを形成すると良い。また、これら第１および第２挿入部材３０５，３０７の開口端部を撥水性フィルタ３０６，３０８で塞ぐには、第３実施例のような外嵌部材を使用しても良い。また、筒状挿入部材の両開口端部に、外嵌部材によって撥水性フィルタを設けるようにしても良い。
【００９０】
さて、シール部材の通気孔に設ける撥水性フィルタの縁部は、筒状挿入部材の外周面と通気孔の内周面との間に挟み込んで、シール部材の外部からは見えないようにしても良いが、例えば図８に示す様に、外部から目視できるようにすると良い。
【００９１】
即ち、図８（ａ）に示す様に、撥水性フィルタ３１０は、筒状挿入部材３１２の開口端部３１２ａを塞いだ状態となるよう、筒状挿入部材３１２の外周面とシール部材３１４の通気孔３１６の内周面との間に挟まれているが、筒状挿入部材３１２の外周面全体を覆っている。そして、撥水性フィルタ３１０の縁部３１０ａは、当該撥水性フィルタ３１０により閉塞された開口端部３１２ａとは反対側の（筒状挿入部材３１２の）開口端部３１２ｂにまで達している。反対側の開口端部３１２ｂは、鍔部として形成されているが、撥水性フィルタ３１０は、その開口端部（鍔部）３１２ｂをも覆い、その縁部３１０ａを外部（シール部材３１４の下方）に覗かせている。なお、図８（ｂ）は、下方からシール部材３１４を見た様子を示す図である。
【００９２】
この様に、撥水性フィルタ３１０の縁部３１０ａを目視できるようにしておけば、撥水性フィルタ３１０がシール部材３１４と筒状挿入部材３１２との間に確実に挟まれているかどうか、ずれたり外れたりするおそれがないかどうか等を検査することができるので好ましい。
【００９３】
さて、上記第３実施例においては、筒状挿入部材２６４の第２撥水性フィルタ２６２に閉塞された開口端部２６４ａを、通気孔５８の開口端部５８ａから、酸素センサ１の外部方向に突出させるものとして説明した。この場合、シール部材は、外側表面（当該酸素センサ外部に面する表面）が略平面状のものであっても良いし、また図９（ｂ）に示すシール部材３１４の様に、酸素センサ１の内部方向に凹んだ凹面状の外側表面３１４ａを有するものであっても良い。何れにしても筒状挿入部材３１２の、撥水性フィルタ３１０により閉塞された開口端部３１２ａを、通気孔３１６の開口端部３１６ａから突出させておけば、上記のような効果（１１）が得られる。
【００９４】
そして、水滴などの液体が撥水性フィルタに付着するのを防止するには、図９（ａ）に示す様に、シール部材３１４の外側表面３１４ａを凸面状に形成するとより好ましい。この様にすれば、外側表面３１４ａに液体が付いても流れ落ちやすい。つまり、外側表面３１４ａに液体が溜まり難くなり、延いては、撥水性フィルタ３１０を覆って通気性を低下させる可能性を抑制できる。そして、この効果を更に顕著なものとして得るには、図９（ａ）に示す様に、外側表面３１４ａが、通気孔３１６の当該酸素センサ外部に面する開口端部３１６ａにて、最も高く凸起する（盛り上がる）よう形成すると良い。
【００９５】
なお、筒状挿入部材の外周面上において撥水性フィルタがずれるのを抑制するための工夫としては、例えば図１０（ａ）〜（ｆ）に示すようなものが考えられる。
図１０（ａ）は、筒状挿入部材３２０の外周面に貫通孔３２０ａを設けるものとした場合を示す図である。この様にすれば、通気孔の内周面と筒状挿入部材３２０の外周面との間にて撥水性フィルタを挟むと、撥水性フィルタが通気孔の内周面に押されて貫通孔３２０ａに食い込み、撥水性フィルタを係止することが可能となる。この図１０（ａ）に示す貫通孔３２０ａは、例えば筒状挿入部材３２０の側面を打ち抜くことで形成できるが、それに限らず、図１０（ｂ）に示す様に、筒状挿入部材３２０の側面に切れ込み３２０ｂを設け、その部分を筒状挿入部材３２０の内側に折ることによっても形成することができる。なお、この貫通孔３２０ａは請求項の「係止部」として機能する。
【００９６】
また、筒状挿入部材３２０が鍔部３２０ｃを有する場合には、図１０（ｃ）に示す様に、この鍔部３２０ｃに切欠き部３２０ｄを設けることも考えられる。則ち、この鍔部３２０ｃに撥水性フィルタが掛かるようにすると、この切欠き部３２０ｄに撥水性フィルタが食い込むこととなる。これにより、撥水性フィルタのずれを抑制することができるのである。なお、鍔部３２０ｃに切欠き部３２０ｄを設けると、鍔部３２０ｃが有るにも関わらず、容易に撥水性フィルタの縁部を目で見て確認することができるという効果も奏する。
【００９７】
また図１０（ｄ）に示す様に、筒状挿入部材３２０の軸方向に沿って延びる切れ込み３２０ｅを設けるようにしても良い。こうすれば、通気孔の内周面と筒状挿入部材３２０の外周面との間に撥水性フィルタを挟んだ際に、この切れ込み３２０ｅに撥水性フィルタが食い込むこととなり、これにより、撥水性フィルタの位置ずれが防止できる。
【００９８】
また、図１０（ｅ）に示す様に、筒状挿入部材３２０の外周面のうち、撥水性フィルタと接触する部位に、テーパ部３２０ｆを設けると良い。この図１０（ｅ）では、筒状挿入部材３２０の外周面が、撥水性フィルタにより閉塞される開口端３２０ｇ側から離れるほど外径が小さくなるようなテーパ部３２０ｆとして形成されているが、これに限らず、少なくとも撥水性フィルタが接触する部分にテーパ部が形成されていれば良い。この様な構成によれば、撥水性フィルタは、通気孔の内周面と筒状挿入部材３２０の外周面との間に挟まれると、当該撥水性フィルタに塞がれる筒状挿入部材３２０の開口端部３２０ｇとは反対の方向に、引っ張られることとなる。このため、撥水性フィルタの位置ずれが防止されると共に、筒状挿入部材３２０の開口端部３２０ｇにおける防水性が更に高められる。
【００９９】
また、図１０（ｆ）に示す様に、筒状挿入部材３２０の外側面を、ローレット加工により粗面化することも考えられる。粗面化方法としては、ローレット加工の他にも、サンドブラスタ加工など様々考えられるが、何れの方法でも良い。また、図１０（ｆ）は、筒状挿入部材３２０の外側面の全体を粗面化するものとして図示したものであるが、これに限らず、一部分だけでも良い。
【０１００】
更に、図１１に示す様に、筒状挿入部材４２０の開口端部４２０ｇを閉塞するよう、この開口端部４２０ｇの外径寸法とほぼ同寸の円形状の撥水性フィルタ４６２を適当な接着剤や溶着等４７０によって、一体に接合し、その上で、シール部材１７の挿入孔５８に圧入してもよい。
【０１０１】
なお、上記各実施例、変形例において、シール部材１７の上面には予め樹脂等の親水性処理を施しておくと好ましい。これによって、撥水性フィルタ表面全体を水が覆ってフィルタ機能を低下させる、といったことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例としての酸素センサを全体的に示す破断面図である。
【図２】 第１実施例において、筒状カバー付近の構成を示す説明図である。
【図３】 第１実施例において、シール部材および筒状挿入部材の構成を示す説明図である。
【図４】 （ａ）は、第２実施例としての酸素センサにおいて、シール部材および筒状挿入部材の構成を示す説明図であり、（ｂ）は、シール部材の第２通気孔に筒状挿入部材を挿入した状態を示す断面図である。
【図５】 （ａ），（ｂ）は、第３実施例としての酸素センサにおいて、筒状挿入部材付近の構成を示す説明図であり、（ｃ）は、シール部材の第２通気孔に、この筒状挿入部材を挿入した状態を示す断面図である。
【図６】 第３実施例の外嵌部材の変形例を示した説明図である。
【図７】 通気孔付近の構成の変形例を示す説明図である。
【図８】 通気孔付近の構成の変形例を示す説明図である。
【図９】 シール部材の変形例を示す説明図である。
【図１０】 筒状挿入部材の変形例を示す説明図である。
【図１１】 通気孔付近の構成の変形例を示す説明図である。
【図１２】 従来例としての酸素センサを示す説明図である。
【符号の説明】
１…酸素センサ、２…検出素子、２ａ…内側電極、２ｂ…外側電極、９…主体金具、９ａ…ネジ部、１６…筒状カバー、１７，１１７，３０１，３１４…シール部材、２０，２１…リード線、５８，１５８…第２通気孔（通気孔）、１５８ａ…係合部、６０，１６０…挿通孔、６２，１６２，２６２…第２撥水性フィルタ（撥水性フィルタ）、６４，１６４，２６４，３０５，３０７，３１２，３２０…筒状挿入部材、６４ｂ，１６４ｂ，２６４ｂ，３１２ｂ，３２０ｃ…鍔部、２６２ａ，３１０ａ…縁部（撥水性フィルタの縁部）、２６４ａ，３１２ａ，３２０ｇ…開口端部（筒状挿入部材の開口端部）、２６４ｃ…段部、２６６…外嵌部材、２６６ａ…端部（外嵌部材の端部）、３０３，３１６…通気孔（シール部材の通気孔）、３０５…第１挿入部材（筒状挿入部材）、３０７…第２挿入部材（筒状挿入部材）、３０６，３０８，３１０…撥水性フィルタ、３１４ａ…外側表面（シール部材の外側表面）、３１６ａ…開口端部（通気孔の開口端部）、３２０ａ…貫通孔（筒状挿入部材の外周面の係合部）、３２０ｄ…切欠き部（筒状挿入部材の鍔部の切欠き部）、３２０ｆ…テーパ部（筒状挿入部材の外周面のテーパ部）。
【発明の属する技術分野】
この発明は、排気ガス等の被測定ガスが流れる流路を形成する管に取り付けられると共に、基準ガスとしての大気を外部から導入して機能するガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、混合ガス中から特定のガス成分の濃度を検出するガスセンサとしては、ＨＣセンサやＮＯｘセンサ等様々な種類のものが知られている。その内の一つとして、例えば図１２に示す様に、酸素イオン伝導性の固体電解質体からなる検出素子５０２を備えた酸素センサ５０１が知られている。
【０００３】
この検出素子５０２は、固体電解質体により一端が閉塞し他端が開口した有底筒状体に形成された素子本体の内外表面に内側電極５０３および外側電極５０４が夫々形成されたものである。この内側電極５０３と外側電極５０４との間には、筒状体に形成された検出素子５０２の内部空間と外側との酸素濃度差に応じた起電力が発生する。例えば被測定ガスの流路において、筒状の主体金具５０５を介して、検出素子５０２の閉塞端を流路を形成する管内側に突出させて外側電極５０４に被測定ガスを触れさせると共に、内側電極５０３には大気を触れさせれば、内側電極５０３と外側電極５０４との間に発生する起電力を検出することにより、被測定ガス中の酸素濃度を検出することができる。
【０００４】
酸素センサ内部への大気の導入は、リード線５０７の捩り芯線の隙間を介して行うことができるが、大量の大気を導入できるよう筒状カバー５０６側面に通気孔５０９を設けると共に、水等の侵入を防ぐべく、例えばフッ素樹脂製の通気性を有する撥水性フィルタ５０８でその通気孔５０９を塞ぐ技術が従来より用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、こうした酸素センサが、例えば高温の排気ガス中の酸素濃度等の検出に使用される場合には、撥水性フィルタ５０８は高温下に置かれることになり、長期間の使用により、熱の影響でフィルタの通気性が低下する可能性がある。
【０００６】
この問題を解決するためには、例えば特開平９−５４０６３号公報に記載の技術のように、被測定ガスの流路を形成する管の外部方向に向けられる、筒状カバーの開口端に設けられたシール部材に通気孔を形成し、その通気孔内に棒状のフィルタを挿入することが考えられる。シール部材は流路から遠く、流路を形成する管からの熱が伝わりにくいため、シール部材内にフィルタを配置させれば、フィルタが高温に晒される可能性を少なくすることができるのである。しかし、この様な棒状に形成したフィルタでは、気体が通過する際の抵抗が大きく、大気の導入が十分に行われない可能性がある。
【０００７】
なお、こうした問題は、酸素センサだけでなく、大気の導入を必要とするＮＯｘセンサやＨＣセンサ等のガスセンサにおいても生じている。
本発明はこうした問題に鑑みてなされたものであり、大気を外部から導入して機能するガスセンサにおいて、高温下で使用されても、大気の導入性能を維持できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を解決するためになされた本発明のガスセンサは、酸素イオン伝導性固体電解質体の第１および第２の面に電極が形成された検出素子と、被測定ガスが流れる流路を形成する管の壁面に設けられた取付孔に装着する装着部を有し、さらに該取付孔を介して該装着部よりも該管内側に前記第１の面が配置されるように前記検出素子を保持する主体金具と、一端が該主体金具の前記装着部よりも前記管外側に接続され、他端に前記第２の面に大気を導入する通気孔および前記検出素子の両電極に接続されたリード線を通過させる挿通孔を有する柱状のシール部材を有する筒状カバーと、前記通気孔を塞ぐ、通気性の撥水性フィルタと、を備えたガスセンサであって、前記撥水性フィルタをシート状に形成し、前記通気孔に嵌挿可能な筒状挿入部材によって、該通気孔に設けたことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、この様に構成された本発明のガスセンサにおいては、シール部材に形成された通気孔を塞ぐ撥水性フィルタは、シート状に形成され、通気孔に嵌挿可能な筒状挿入部材を介して、通気孔に設けられる。
したがって、本発明のガスセンサによれば、撥水性フィルタがシート状に形成されていることから良好な通気性を確保することができると共に、当該ガスセンサが流路から熱を受ける場合でも、撥水性フィルタはシール部材に設けられており熱の影響を受け難いことから、その通気性を維持することができる。
【００１０】
さらに、請求項１に記載のガスセンサでは、撥水性フィルタを、筒状挿入部材の開口端部を閉塞するよう、筒状挿入部材の外周面と前記通気孔の内周面との間にて挟持することによって通気孔に設けられている
【００１１】
この様に構成された請求項１に記載のガスセンサによれば、撥水性フィルタを筒状挿入部材の外周面と通気孔の内周面との間にて挟持することから、後述する様に、撥水性フィルタを筒状挿入部材で通気孔内に押し込むようにすれば、容易に撥水性フィルタを通気孔に設けることができる。また、筒状挿入部材の開口を覆うよう撥水性フィルタを予め張っておき、その筒状挿入部材を通気孔に挿入しても良く、その場合であっても、撥水性フィルタを筒状挿入部材の外周面と通気孔の内周面との間にて挟持すれば、より確実な撥水性フィルタの固定を図ることができる。
【００１２】
請求項１の構成では、通気孔の内周面と筒状挿入部材の外周面とが、撥水性フィルタを間に挟んだ状態で密着し（或いは部分的には直接的に密着して）、その間でのシール性（密封性）が確保される。そしてまた、筒状挿入部材の少なくとも一方の開口端部は撥水性フィルタにより閉塞されるので、筒状挿入部材の内部を水滴等が通過するのを防止することができることとなり、この結果、シール部材の通気孔における防水が図られる。
【００１３】
以上の様に、筒状挿入部材の外周面と通気孔の内周面との間にて、撥水性フィルタを挟持するようにすると、上記の効果が得られるので好ましいが、高温環境下における撥水性フィルタ自体の収縮や、冷熱サイクルによるシール部材の膨張・収縮などによって、撥水性フィルタが位置ずれを起こす可能性がある。その結果、通気孔における防水性が良好には確保することができなくなってしまうことも考えられる。
【００１４】
そこで、請求項２に記載の様に、筒状挿入部材の外周面のうち撥水性フィルタと接触する部位に、通気孔の内周面との間に撥水性フィルタを挟んだ際にその撥水性フィルタを係止する係止部を設けるようにすると良い。
この様に構成された請求項２記載のガスセンサにおいては、撥水性フィルタは、筒状挿入部材の外周面と通気孔の内周面との間に挟まれた際に、係止部の部分において確実に保持され、位置ずれを起こしにくくなる。従って、請求項２記載のガスセンサによれば、防水性の確実性を増すことができる。
【００１５】
なお、係止部としては、様々な態様が考えられるが、筒状挿入部材の側面を貫通する穴部として構成しても良いし、また、筒状挿入部材の外周面が凹んだ形状の穴部として構成しても良い。シール部材は弾性を有するものであり、通気孔の内周面と筒状挿入部材の外周面との間にて撥水性フィルタを挟むと、撥水性フィルタが通気孔の内周面に押されて穴部に食い込み、これにより、撥水性フィルタが係止される。
【００１６】
また、係止部としては、筒状挿入部材の外周面から外側方向に突出した突部として構成しても良い。通気孔の内周面と筒状挿入部材の外周面との間にて撥水性フィルタを挟むと、筒状挿入部材の突部が撥水性フィルタおよび通気孔の内周面に食い込み、これにより、撥水性フィルタが係止される。
【００１７】
また、請求項１や請求項２の様な構成とした場合は、請求項３に記載の様に、撥水性フィルタの縁部を目視できるようにするとよい。
即ち、請求項１や請求項２の様な構成においては、撥水性フィルタの一部分の領域が筒状挿入部材の開口端部を塞ぎ、その領域の周囲の部分が、筒状挿入部材の外周面と前記通気孔の内周面との間に挟まれることとなる。その場合、請求項４の様に、撥水性フィルタの縁部を目視できるようにすれば、筒状挿入部材の外周面と通気孔の内周面との間において、撥水性フィルタが確実に狭持されているかどうか、を検査することが可能となる。
【００１８】
次に、請求項４に記載のガスセンサでは、以下の様にして、通気孔内部に嵌挿可能な筒状挿入部材により撥水性フィルタを通気孔に固定している。
即ち、撥水性フィルタが筒状挿入部材の開口端部を閉塞するよう、撥水性フィルタを、筒状挿入部材の外周に外嵌可能な外嵌部材の内周面と筒状挿入部材の外周面との間にて挟持する。これにより、撥水性フィルタを筒状挿入部材に固定するのである。
【００１９】
請求項４の構成では、通気孔の内周面と筒状挿入部材の外周面とが、直接的に密着し（或いは部分的には外嵌部材や撥水性フィルタを挟んだ状態で間接的に密着し）、その間での防水が図られる。そしてまた、筒状挿入部材の少なくとも一方の開口端部は撥水性フィルタにより閉塞されるので、筒状挿入部材の内部を水滴等が通過することが防止され、この結果、シール部材の通気孔における防水が図られる。
【００２０】
この様に構成される請求項４に記載のガスセンサにおいては、例えば、撥水性フィルタを予め筒状挿入部材に（筒状挿入部材の開口端部を閉塞した状態で）固定した後に、その筒状挿入部材をシール部材の通気孔に挿入するという手順により、通気孔への撥水性フィルタの配設を行うことができる。つまり、筒状挿入部材と撥水性フィルタとを１つのユニットとして取り扱うことが可能となるのである。このため、例えば、撥水性フィルタで筒状挿入部材の開口端部を確実に塞げた状態となっているかを、筒状挿入部材と撥水性フィルタとを１ユニットとした段階で確認することができることとなる。この結果、組立の早い段階で、防水性の不具合を発見することが可能となり、延いては製造コストの抑制を図ることができる。
【００２１】
さて、請求項４に記載のガスセンサにおいては、更に次の様にすると好ましい。即ち、請求項５に記載のように、撥水性フィルタを、当該撥水性フィルタにより閉塞される筒状挿入部材の開口端部の外周面と、外嵌部材の内周面との間にて挟持するのである。
【００２２】
即ち、請求項４のガスセンサでは、撥水性フィルタの一部の領域が筒状挿入部材の開口端部を塞ぎ、その領域の周囲の部分が、筒状挿入部材の外周面と外嵌部材の内周面との間に狭持されることとなるが、請求項５記載の構成では特に、その「閉塞されることになる開口端部の外周面」の部分で撥水性フィルタを挟み込むようにするのである。その結果、筒状挿入部材の開口端部（延いてはシール部材の通気孔）を閉塞するために必要な撥水性フィルタの面積を少なくすることができ、撥水性フィルタにかかるコストを抑制することができるという効果を奏する。
【００２３】
また、請求項６に記載のように、筒状挿入部材の外周面には、外嵌部材が、筒状挿入部材の軸方向に沿って移動するのを規制する規制部を設けるとよい。この様に構成されたガスセンサによれば、外嵌部材が、筒状挿入部材の軸方向に沿って移動することを規制することができる。このため、筒状挿入部材の外周面上における外嵌部材の位置決めが容易となり、組立が簡単となる。また、外嵌部材の位置ずれを抑制できるので、延いては撥水性フィルタのずれをも抑制できる。
【００２４】
なお、規制部は、例えば、筒状挿入部材の外周面から外部方向に突出した突出部（例えば鍔形状など）として構成しても良いし、筒状挿入部材の太さが軸方向に変化するような段部として構成しても良い。
外嵌部材は、規制部に直接接触しても良いし、また撥水性フィルタを介して間接的に接触するものであっても良いが、請求項７に記載のように、外嵌部材と筒状挿入部材（規制部に限らない）とがその一部において互いに直接接触するよう構成した方が好ましい。
【００２５】
即ち、筒状カバーの端部（開口端部）に設けられる柱状のシール部材は、筒状カバーの開口端部において、筒状カバーの外側から内側に向けて加締められることにより、そのシール性（筒状カバーとシール部材との間、シール部材とリード線との間、およびシール部材と筒状挿入部材との間におけるシール性）が強化される。しかし、加締めの際、内側方向に圧縮されたシール部材が外嵌部材に接触して、外嵌部材が筒状挿入部材から抜けるように作用する可能性がある。
【００２６】
そこで、外嵌部材と筒状挿入部材とがその一部において互いに直接接触するよう、両者を構成するのである。両部材が直接接触する（つまり撥水性フィルタが介在しない）部分においては、互いに嵌合可能な凹凸を設けたり、加締めたりすることによって、撥水性フィルタを傷つけることなく両部材の結合を図ることができる。従って、請求項７記載のガスセンサによれば、外嵌部材を筒状挿入部材に確実に固定することが可能となる。
【００２７】
なお、請求項４〜７のガスセンサにおいては、請求項８に記載の様に、撥水性フィルタは、縁部を目視できるよう、筒状挿入部材に固定するとよい。
即ち、上記の構成においては、撥水性フィルタの一部分の領域が筒状挿入部材の開口端部を塞ぎ、その領域の周囲の部分が、筒状挿入部材の外周面と外嵌部材の内周面との間に挟まれることとなる。その場合、請求項８の様に、撥水性フィルタの縁部を目視できるようにすれば、筒状挿入部材の外周面と外嵌部材の内周面との間において、撥水性フィルタが確実に狭持されているかどうか、を検査することが可能となる。
【００２８】
以上の様に、通気孔若しくは外嵌部材の内周面と筒状挿入部材の外周面との間に撥水性フィルタを挟み込むものとする場合には、請求項９に記載のように、筒状挿入部材の外周面のうち、撥水性フィルタと接触する部位を粗面化するとよい。この様にすれば、撥水性フィルタをより確実に筒状挿入部材の外周面に保持することができる。その結果、撥水性フィルタによる筒状挿入部材の開口端部の閉塞をより確実なものとすることができる。
【００２９】
また、請求項１０に記載の様に、筒状挿入部材の外周面のうち、撥水性フィルタと接触する部位には次の様なテーパ部を設けると良い。即ち、撥水性フィルタにて閉塞される開口端部側から離れるほど外径が小さくなるテーパ部である。この様な構成においては、撥水性フィルタは、通気孔若しくは外嵌部材の内周面と筒状挿入部材の外周面との間に挟まれると、閉塞される開口端部から離れる方向に引っ張られることとなる。その結果、撥水性フィルタによる筒状挿入部材の開口端部の閉塞がより確実なものとなるのである。
【００３０】
次に、撥水性フィルタは気体は通すものであるが、撥水性フィルタの周囲の物（例えばシール部材やリード線など）との位置関係によっては、通気孔の当該ガスセンサ外部に面する開口端部付近に水や油などの液体が溜まり、撥水性フィルタを覆い、その通気性が損なわれてしまう可能性がある。
【００３１】
そこで、請求項１１に記載の様に、筒状挿入部材の、撥水性フィルタにより閉塞された開口端部が、通気孔の当該ガスセンサ外部に面する開口端部から突出するよう構成すると良い。こうすれば、通気孔の当該ガスセンサ外部に面する開口端部付近に水や油などの液体が溜まっても、筒状挿入部材の開口端部を塞いでいる撥水性フィルタまでもが液体に覆われるのを抑制することができる。
【００３２】
さて、撥水性フィルタとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる多孔質繊維構造体により構成することが考えられるが、その構造によっては、加熱により、ある一の方向に収縮し易いという性質を有する（即ち、加熱による収縮性に異方性を有する）場合がある。そうした場合には、通気孔或いは外嵌部材の内周面と筒状挿入部材の外周面との間に撥水性フィルタを挟み込むに当たり、ある方向では、これを狭持するために十分な撥水性フィルタの長さが確保されているにもかかわらず、他の方向では、撥水性フィルタが短くなってしまい確実な狭持が困難となる可能性がある。
【００３３】
そこで、撥水性フィルタが、加熱による収縮度合に異方性を有する場合には、請求項１２に記載の様に、撥水性フィルタの収縮し易い方向に、予め撥水性フィルタを長くしておくとよい。こうすれば、加熱による収縮が起こっても、通気孔或いは外嵌部材の内周面と筒状挿入部材との間に撥水性フィルタを確実に保持しておくことができる。
【００３４】
ところで筒状カバーの端部（開口端部）に設けられる柱状のシール部材は、その開口端部から外部に引き出されるリード線に外嵌して、筒状カバー内部に水等が侵入するのを防止する。そして、開口端部にて径方向に加締められることにより、そのシール性（気密性）が強化される。すなわち、開口端部外周において径方向内側に加締められることによりその内部に応力が生じ、開口端部内周面との間におけるシール性、およびリード線外周面との間におけるシール性が確実なものとされる。しかし、シール部材の大きさや、加締め方によっては、シール部材内部における応力が不均一となってシール性が確保し難くなる可能性もあり、組立が容易でない。
【００３５】
そこで、請求項１３に記載のガスセンサでは、筒状挿入部材を、シール部材よりも硬質の材料で形成し、更に請求項１４に記載のガスセンサでは、通気孔をシール部材に同軸に形成している。
この様に構成されたガスセンサによれば、通気孔は、シール部材に同軸（即ち、シール部材の中心軸上に）に形成され、シール部材よりも硬質の材料で形成された筒状挿入部材が挿入されることになる。そのため、加締めによりシール部材内部に発生する応力が不均一となるのを抑制することができ、シール部材によるシール性の向上を図ることができる。なお、筒状挿入部材の材質としては、外部からの力に耐えられるものであれば良く、例えばＳＵＳ３０４等の金属、ＰＴＦＥ等の樹脂を用いると良い。
【００３６】
筒状挿入部材は単なる筒体であっても良いが、当該ガスセンサに振動が加わった場合には、シール部材の通気孔から脱落する可能性もある。
そこで、請求項１５に記載の様に、筒状挿入部材の外周に、シール部材に係合する鍔部を設けると良い。
【００３７】
この様に構成された請求項１５に記載のガスセンサによれば、筒状挿入部材の外周に設けられた鍔部がシール部材に係合することから、筒状挿入部材が通気孔から脱落し難くなるので好ましい。
そして請求項１５に記載のガスセンサにおいては、筒状挿入部材の鍔部はシール部材のどの部分に係合するものであっても良い。例えば通気孔の開口周囲の外表面に係合するよう鍔部を構成しても良いが、筒状挿入部材の一部が通気孔外部にはみ出すこととなり、周囲の空間を狭めて他の部品のレイアウトを制限することになる可能性もある。
【００３８】
そこで、請求項１６に記載の様に、鍔部を、通気孔内部に形成された係合部に係合させるようにすると良い。
この様に構成された請求項１６に記載のガスセンサによれば、鍔部は通気孔内部に形成された係合部に係合するので、通気孔外部にはみ出さず、空間を有効に利用することができる。
【００３９】
なお筒状挿入部材に鍔部を設けた場合には、請求項１７に記載の様に、鍔部に切欠き部を設けるとよい。この様な構成とすれば、切欠き部に撥水性フィルタを引っ掛けることが可能となり、撥水性フィルタの位置ずれを抑制できる。また、鍔部により撥水性フィルタの縁部が隠れて目視できなくなってしまう可能性があるが、切欠き部を通した目視を可能とすることができる。
【００４０】
さて、撥水性フィルタには、水滴ばかりでなく、油も掛かる可能性がある。そこでより好ましくは、請求項１８に記載のように、撥水性フィルタとしては、更に撥油性を有するものを用いると良い。この様にすれば、撥水性フィルタに油が付着するのを抑制することができ、より確実に通気孔の通気性を確保することができる。
【００４１】
また、水滴や油等の液体が通気孔を通過するのをより確実に防止するためには、請求項１９に記載の様に、通気孔の軸方向に、撥水性フィルタを二重に設けるようにするとよい。
なお、上述の様に、筒状挿入部材の開口端部を塞いでいる撥水性フィルタに水や油などの液体が付着して通気孔の通気性を低下させるのを抑制するには、請求項２０の様に、シール部材の当該ガスセンサ外部に面する外側表面を、凸面状に形成すると良い。シール部材の外側表面を凸起させれば、外側表面に液体が溜まるのを抑制することができ、延いては撥水性フィルタの筒状挿入部材の開口端部を覆っている部分を液体が覆うことを抑制できるからである。
【００４２】
そして特に、請求項２１に記載の様に、通気孔の当該ガスセンサ外部に面する開口端部にて、シール部材の外側表面が最も高く凸起するよう構成すれば、より効果的に、撥水性フィルタに液体が付着して通気性を低下させることを抑制することができる。
【００４３】
また、撥水性フィルタは、上述のように通気孔の内面と筒状挿入部材の外周との間に挟み込むようにして固定しているが、請求項２２に記載のように、撥水性フィルタの周辺を筒状挿入部材の開口端部に直接、接合して固定してもよい。この場合、撥水性フィルタの外周縁を筒状挿入部材の開口端部に接合するための面倒な接着作業を要するが、高価な撥水性フィルタの使用量を更に低減することができる利点がある。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施例を図面と共に説明する。図１は、第１実施例としての酸素センサの全体構成を示す破断面図である。
図１に示す様に、第１実施例の酸素センサ１は、ＺｒＯ2を主成分とする固体電解質体により先端が閉じた中空軸状に形成された検出素子２、検出素子２内に配置された軸状のセラミックヒータ３、検出素子２を収容するケーシング１０等から構成されている。
【００４５】
この検出素子２は、その軸方向における中央部付近の外周にて、絶縁性セラミックから形成されたセラミックホルダ６，７と、タルクから形成されたセラミック粉末８とを介して、電気的に絶縁された状態で金属製のケーシング１０内に設けられている。検出素子２の内面及び外面には、そのほぼ全面を覆うように、Ｐｔからなる一対の多孔質電極層（内側電極２ａ、外側電極２ｂ）が設けられている。なお、検出素子２の外面および内面が、第１および第２の面に夫々相当する。
【００４６】
ケーシング１０は、酸素センサ１を排気管等の取付部に固定して、検出素子２の閉じた先端部を排気管等の内部に突出させる主体金具９と、主体金具９の、排気管等の外側に向いた開口に延設され、検出素子２の内面に大気を導入するための筒状カバー１６とから構成されている。筒状カバー１６は、主体金具９の一方の開口部に内側が連通するように結合された第１外筒１４と、第１外筒１４に対して、上方（即ち、当該酸素センサ１が取り付けられる排気管等の外部方向。）から外嵌する筒状の第２外筒１５とから形成されている。なお、この第１外筒１４および第２外筒１５が、第１カバーおよび第２カバーに夫々相当する。
【００４７】
主体金具９の下方（即ち、当該酸素センサ１が取り付けられる排気管等の内部方向。）には、検出素子２の先端側を一定の空間を隔てて覆うようにプロテクタ１１が取り付けられ、プロテクタ１１には排ガスを透過させる複数のガス透過口１２が形成されている。
【００４８】
主体金具９の上側の開口には、第１外筒１４の下側の開口端部が、セラミックホルダ６との間にリング５を介した加締めにより固定され、第１外筒１４は、主体金具９の上側の開口に延設されている。一方、第１外筒１４上側の開口内には、セラミックで筒状に形成された絶縁性のセパレータ１８が設けられている。セパレータ１８の外周面には鍔部１８ａが設けられ、その鍔部１８ａが第１外筒１４上側の開口縁部に係合することにより、セパレータ１８は第１外筒１４上側の開口内部に保持される。そして、セパレータ１８の上方からは、更に第２外筒１５が設けられ、第１外筒１４に外嵌されている。
【００４９】
第２外筒１５の上端側の開口内には、ゴムで構成された円柱形状のシール部材１７が設けられており、このシール部材１７およびセパレータ１８を貫通するように、検出素子２の電極に夫々接続されるリード線２０，２１及びセラミックヒータ３に接続される一対のリード線（図示せず）が配置されている。
【００５０】
検出素子２用の一方のリード線２０は、コネクタ部２４、引出し線部２５および内部電極接続部２６で構成される端子金具２３を経て、検出素子２の内側電極２ａと電気的に接続されている。他方のリード線２１は、コネクタ部３４、引出し線部３５および外部電極接続部３６で構成される端子金具３３を経て、検出素子２の外側電極２ｂと電気的に接続されている。
【００５１】
また、セラミックヒータ３に通電するための一対のヒータ端子部４０が、セラミックヒータ３の上端に固定され、これらヒータ端子部４０を経て、セラミックヒータ３内に埋設された図示しない発熱用抵抗回路に通電される。
次に図２に示す様に、第１実施例の酸素センサ１における第１外筒１４および第２外筒１５の内部空間の換気は、第２外筒１５と第２外筒１５に外嵌された保護外筒４１との間に配置される第１撥水性フィルタ４２、およびシール部材１７内部に設けられた第２撥水性フィルタ６２を介して行われる。なお、第２撥水性フィルタ６２が、特許請求の範囲に記載の撥水性フィルタに相当する。
【００５２】
以下、これら第１撥水性フィルタ４２および第２撥水性フィルタ６２の取付構造について説明する。
第２外筒１５は、上述の様に、第１外筒１４の上側（即ち、第１外筒１４に対して主体金具９とは反対側）に連結され、その内部が第１外筒１４の内部と連通する。第２外筒１５は、下方（即ち主体金具９側）から、径方向への加締め（位置Ａ１，Ａ２）により第１外筒１４に固定される円筒状の大径部４３と、第１通気孔４６を有し且つ第１撥水性フィルタ４２が外嵌される円筒状の通気孔形成部４４と、円柱状のシール部材１７に外嵌される開口端部４７とから構成されている。
【００５３】
一方、保護外筒４１は、第２外筒１５の上部構造（即ち大径部４３の上部、通気孔形成部４４および開口端部４７）に外嵌可能に形成されている。具体的には、保護外筒４１は、下方から、第２外筒１５の大径部４３に外嵌して重なる大径部５１と、第２外筒１５の通気孔形成部４４に外嵌された第１撥水性フィルタ４２の外周を覆う円筒状のフィルタ保護部５２と、第２外筒１５の開口端部４７に外嵌される小径部５３とから構成されている。
【００５４】
保護外筒４１は、第２外筒１５の大径部４３に重なる大径部５１にて、径方向に加締められる（位置Ａ３）と共に、第２外筒１５の開口端部４７に重なる小径部５３にて径方向に加締められて（位置Ａ４）、第２外筒１５に固定される。また、小径部５３における加締め（位置Ａ４）により、シール部材１７は第２外筒１５の開口端部４７内周面に固定され、そして、第２外筒１５内周面とシール部材１７外周面との間のシール性が確保される。
【００５５】
第１撥水性フィルタ４２は、筒状に形成されたシート状のものであり、通気孔形成部４４と保護外筒４１のフィルタ保護部５２との間に形成される空間に配置されている。この第１撥水性フィルタ４２は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の未焼成成形体を、ＰＴＦＥの融点よりも低い加熱温度で１軸以上の方向に延伸することにより得られる多孔質繊維構造体（例えば、商品名：ゴアテックス（ジャパンゴアテックス（株）））により、水滴等の水を主体とする液体の透過は阻止し、かつ気体（空気、水蒸気等）の透過は許容する撥水性フィルタとして構成されている。また、さらに撥油コートした多孔質繊維構造体（商品名：オレオベントフィルタ（ジャパンゴアテックス（株）））を用いても良い。これを用いることにより、付着した油分が気化して内部に侵入する危険性を低下させることができる。
【００５６】
保護外筒４１のフィルタ保護部５２は、第２外筒１５の第１通気孔４６の上側（位置Ａ５）および下側（位置Ａ６）で径方向に加締められており、これにより、水等が通気孔形成部４４と第１撥水性フィルタ４２との間を介して酸素センサ１内部に侵入するのが防止される。そして、フィルタ保護部５２において、上記両加締め位置Ａ５，Ａ６の間、即ち第１通気孔４６に対応する位置には、第１撥水性フィルタ４２に大気を導入するための透過孔５６が設けられている。これにより、第１通気孔４６、第１撥水性フィルタ４２および透過孔５６を介して、酸素センサ１の内部と外部との間の気体の流通が可能とされている。
【００５７】
さて、第２外筒１５の開口端部４７内側に設けられるシール部材１７は、図３に示す様に、酸素センサ１内部と外部との間で気体を通過させるための第２通気孔５８と、当該酸素センサ１内部から引き出すべきリード線（即ち検出素子２用のリード線２０，２１及びセラミックヒータ３用のリード線）を夫々通過させる挿通孔６０（第１実施例では、リード線の数に対応して４箇所）を備えている。
【００５８】
第２通気孔５８はシール部材１７に同軸に形成され、その内部には、上記多孔質繊維構造体によりシート状に形成された第２撥水性フィルタ６２が、筒状挿入部材６４を介して挿入され固定される。この筒状挿入部材６４は両端が開口し、第２通気孔５８に嵌合可能な筒状に形成されている。第２撥水性フィルタ６２は、筒状挿入部材６４の一方の開口６４ａとその外周面とを覆うことができる程度に広げられ、筒状挿入部材６４に被せられた状態で、筒状挿入部材６４と共に第２通気孔５８に挿入される。この様にして、第２撥水性フィルタ６２は、筒状挿入部材６４の外周面と第２通気孔５８の内周面との間に挟まれ、第２通気孔５８を塞いだ状態で固定される。
【００５９】
なお、筒状挿入部材６４の両開口端の内、第２通気孔５８への挿入方向（図３では上方）に対して反対側（図３では下方）にある開口端外周部には、鍔部６４ｂが形成されている。筒状挿入部材６４が第２通気孔５８の下方から挿入されると、鍔部６４ｂは第２通気孔５８下側の開口縁部にて係止され、その結果、第２通気孔５８内における筒状挿入部材６４および第２撥水性フィルタ６２の位置決めがなされる。
【００６０】
そして、シール部材１７が第２外筒１５の開口端部４７内側に配置され、第２外筒１５および保護外筒４１を介して径方向に加締められる（位置Ａ４）と、筒状挿入部材６４とシール部材１７との間のシール性はより確実なものとされる。
なお、撥水性フィルタは、上述のように一軸方向に延伸することにより製造されているが、加熱によって異方性を生じるものと生じないものがあり、ここでは異方性のあるものを第２撥水性フィルタ６２として使用している。一つの第２撥水性フィルタは６２は、それよりも広いシート状の多孔質繊維構造体から切り取って得られるのであるが、異方性のため収縮しやすい方向に、予め長く切り取られる。具体的には、短い方向と長い方向とでは、長さが約７：８の比とされている。そして、本実施例では、第２撥水性フィルタ６２が収縮の結果としてほぼ円形状となるように、短径と長径との比が約７：８である楕円形となっている。
【００６１】
以上の様に構成された酸素センサ１が、主体金具９の外周に形成されたネジ部９ａを介し、筒状カバー１６が略上向きとなるよう、被測定ガスの流路を形成する管の取付孔に取り付けられると、プロテクタ１１にて保護された検出素子２の先端部が流路を形成する管内部に突出して、被測定ガスに晒される。一方、検出素子２の内部には、第１通気孔４６および第２通気孔５８を介した換気により、上記筒状カバー１６を介して大気が導入される。第１通気孔４６および第２通気孔５８は、夫々シート状に形成された通気性の第１撥水性フィルタ４２および第２撥水性フィルタ６２にて塞がれていることから、筒状カバー１６内部への大気の導入を十分行うことができると共に、水等の侵入を防止している。その結果、検出素子２の内側電極２ａと外側電極２ｂとの間には、大気中の酸素濃度と被測定ガス中の酸素濃度との比に応じた電圧が発生し、リード線２０、２１により検出信号として外部に出力される。なおネジ部９ａが、請求項の「装着部」に相当する。
【００６２】
以上の様に構成された第１実施例の酸素センサ１によれば、次の（１）〜（６）の効果を奏する。
（１）第２撥水性フィルタ６２がシート状に形成されていることから良好な通気性を確保できると共に、流路から熱を受ける場合でも、第２撥水性フィルタ６２はシール部材１７内に固定されていることから熱の影響を受け難く、その通気性を維持できるので、筒状カバー１６内への大気の導入を確実に行うことができる。
【００６３】
（２）第２撥水性フィルタ６２を筒状挿入部材６４の外周面と第２通気孔５８の内周面との間にて挟持して、容易に第２通気孔５８内に固定することができるので、製造に手間がかからず好ましい。
（３）第２通気孔５８はシール部材１７に同軸に形成され、その内部に金属で固く形成された筒状挿入部材６４が挿入されていることから、加締めによりシール部材１７内部に発生する応力が不均一となるのを抑制することができ、シール部材１７によるシール性の向上を図ることができる。
【００６４】
（４）筒状挿入部材６４の外周には鍔部６４ｂが形成され、筒状挿入部材６４が第２通気孔５８に嵌挿されると、第２通気孔５８の開口の周縁部にてシール部材１７に係合することから、筒状挿入部材６４が第２通気孔５８から脱落し難いという効果を奏する。
【００６５】
（５）第２撥水性フィルタ６２の収縮し易い方向には、その長さが予め長くとられている。このため、収縮が起こっても、第２通気孔５８の内周面と筒状挿入部材６４の外周面との間に撥水性フィルタを確実に保持しておくことができる。
（６）なお、第２撥水性フィルタとして、撥油コートした多孔質繊維構造体を用いれば、付着した油分が気化して内部に侵入する危険性を低下させることができる。
【００６６】
次に第２実施例について説明する。図４は、第２実施例の酸素センサにおけるシール部材１１７および筒状挿入部材１６４を示す説明図である。
シール部材１１７はゴムで形成され、酸素センサ１内部と外部との間で気体を通過させるための第２通気孔１５８と、当該酸素センサ１内部から引き出すべきリード線を夫々通過させる挿通孔１６０を備えている。シール部材１１７に形成された第２通気孔１５８は、金属製の筒状挿入部材１６４の鍔部１６４ｂをも挿入可能な開口を有しており、その内部には鍔部１６４ｂと係合する係合部１５８ａが形成されている。第２撥水性フィルタ１６２が、筒状挿入部材１６４と共に第２通気孔１５８に挿入されると、鍔部１６４ｂが第２通気孔１５８内部の係合部１５８ａにて係止され、その結果、第２通気孔１５８内における筒状挿入部材１６４および第２撥水性フィルタ１６２の位置決めがなされる。
【００６７】
その他の構成については、第１実施例の酸素センサ１と同様であるので、説明を省略する。
以上の様に構成された第２実施例としての酸素センサにおいては、第１実施例の（１）〜（６）の効果に加えて、次の（７）の効果を奏する。
【００６８】
（７）筒状挿入部材１６４の鍔部１６４ｂは第２通気孔１５８内部に形成された係合部１５８ａに係合することから、第２通気孔１５８の外部にはみ出さず、酸素センサ１の内部空間を有効に利用できるという効果を奏する。
次に第３実施例について説明する。図５は、第３実施例の酸素センサにおけるシール部材１７の通気孔５８付近の構成を示すための説明図である。
【００６９】
このシール部材１７は、第１実施例のものと同様のものであり、第２通気孔５８がシール部材１７に同軸に形成されているが、その内部には、多孔質繊維構造体によりシート状に形成された第２撥水性フィルタ２６２が、図５（ｃ）に示す様に筒状挿入部材２６４を介して挿入され固定される。
【００７０】
図５（ａ）に示す様に、この筒状挿入部材２６４は両端が開口し、第２通気孔５８に嵌合可能な筒状に形成されている。第２撥水性フィルタ２６２は、筒状挿入部材２６４の一方の開口端部２６４ａの開口と外周面とを覆うことができる程度の広さを有し、筒状挿入部材２６４に被せられた状態で、筒状挿入部材２６４と共に外嵌部材２６６に挿入される。この結果、第２撥水性フィルタ２６２は、筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａの外周面と外嵌部材２６６の内周面との間に挟まれ、筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａを塞いだ状態で固定される。
【００７１】
即ち、第２撥水性フィルタ２６２は、筒状挿入部材２６４（詳しくは、その開口端部２６４ａ）に外嵌可能な外嵌部材２６６により、筒状挿入部材２６４に固定されるのである。外嵌部材２６６は、金属にて筒形状に形成されている。
筒状挿入部材２６４の外周面には、上記開口端部２６４ａから他方の開口端部に向けて筒状挿入部材２６４の径（即ち、太さ）が大きくなるような段部２６４ｃが形成されている。外嵌部材２６６は、筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａに嵌め込まれると、筒状挿入部材２６４の軸方向に沿った動きが段部２６４ｃにて規制され、その結果、筒状挿入部材２６４の外周面上における位置が決まる。なお、この段部２６４ｃは、請求項の「規制部」として機能する。
【００７２】
こうした構成の筒状挿入部材２６４と外嵌部材２６６により筒状挿入部材２６４に固定された第２撥水性フィルタ２６２は、図５（ｂ）に示す様に、その縁部２６２ａが目視できるようにされている。即ち、第２撥水性フィルタ２６２の縁部２６２ａは、筒状挿入部材２６４と外嵌部材２６６との間に隠れてしまうのではなく、その間から覗いているのである。なお、この第２撥水性フィルタ２６２も、第１実施例と同様、収縮性に異方性を有しているので、縮み易い方向に予め長くなるよう形成されている。
【００７３】
筒状挿入部材２６４は、その第２撥水性フィルタ２６２により閉塞される開口端部２６４ａの側から、シール部材１７の第２通気孔５８に挿入される。第３実施例においても、上記実施例と同様に、第２通気孔５８への挿入方向に対して反対側（図５では下方）にある開口端外周部には、鍔部２６４ｂが形成されている。即ち、第２撥水性フィルタ２６２により閉塞される開口端部２６４ａと反対側の開口端部の外周部に鍔部２６４ｂが設けられているのである。
【００７４】
筒状挿入部材２６４が第２通気孔５８の下方から挿入されると、鍔部２６４ｂは第２通気孔５８下側の開口縁部にて係止され、その結果、第２通気孔５８内における筒状挿入部材２６４および第２撥水性フィルタ２６２の位置決めがなされる。
【００７５】
第２通気孔５８の上方の開口端部５８ａは、酸素センサ１の外部に面するものである。第２撥水性フィルタ２６２により閉塞された筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａは、第２通気孔５８内における筒状挿入部材２６４の位置決めがされると、第２通気孔５８の上方の開口端部５８ａから突出した状態となる。
【００７６】
この様にして、第２撥水性フィルタ２６２を第２通気孔５８に設けると、第２通気孔５８は、その第２撥水性フィルタ２６２によって塞がれることとなる。即ち、筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａの外周面と開口端部２６４ａを覆おう第２撥水性フィルタ２６２とが密着して、その結果、開口端部２６４ａを介した液体の通過が防止される。そしてまた、第２通気孔５８の内周面と筒状挿入部材２６４の外周面とが密着して、その間の液体の通過が防止されるのである。
【００７７】
そして、シール部材１７が第２外筒１５の開口端部４７内側に配置され、第２外筒１５および保護外筒４１を介して径方向に加締められる（位置Ａ４）と、筒状挿入部材２６４とシール部材１７との間のシール性はより確実なものとされる。
【００７８】
なお、図６に示す様に、外嵌部材２６６と筒状挿入部材２６４とは、一部において、互いに直接接触するように構成するとよい。図６では、外嵌部材２６６の端部２６６ａを、筒状挿入部材２６４の外周面に直接接触させた場合を示している。この場合、外嵌部材２６６の端部２６６ａを単なる筒形状とすると、第２撥水性フィルタ２６２の縁部２６２ａを目で確認することができなくなるので、これを目視できるようにするには、例えば、端部２６６ａに切れ込みや貫通孔を設けるようにすればよい。
【００７９】
その他の構成については、第１実施例の酸素センサ１と同様であるので、説明を省略する。
この様に構成された第３実施例のガスセンサにおいては、上記（１）、（３）〜（６）の効果に加え、以下の効果（８）〜（１２）を奏する。
【００８０】
（８）筒状挿入部材２６４と第２撥水性フィルタ２６２とを１つのユニットとして取り扱うことができる。このため、第２撥水性フィルタ２６２で筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａを確実に塞げた状態となっているかを、筒状挿入部材２６４と第２撥水性フィルタ２６２とを１ユニットとした段階で確認することができることとなる。つまり、組立の早い段階で、防水性の不具合を発見することが可能となり、延いては製造コストの抑制を図ることができる。
【００８１】
（９）第２撥水性フィルタ２６２を、当該第２撥水性フィルタ２６２により閉塞される開口端部２６４ａの外周面と、外嵌部材２６６の内周面との間にて挟持することとしている。そのため、筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａ（延いてはシール部材１７の第２通気孔５８）を閉塞するために必要な第２撥水性フィルタ２６２の量を少なくすることができ、これにかかるコストを抑制することができる。
【００８２】
（１０）筒状挿入部材２６４の外周面には段部２６４ｃが設けられ、これにより、外嵌部材２６６が筒状挿入部材２６４の軸方向に沿って移動するのを規制できる。このため、筒状挿入部材２６４の外周面上における外嵌部材２６６の位置決めを容易なものとすることができる。また、外嵌部材２６６の位置ずれを抑制できるので、延いては第２撥水性フィルタ２６２のずれを抑制することもできる
（１１）筒状挿入部材２６４の、第２撥水性フィルタ２６２により閉塞された開口端部２６４ａは、通気孔５８の酸素センサ１の外部に面する開口端部５８ａから突出するよう構成されている。そのため、通気孔５８の開口端部５８ａ付近に水や油などの液体が溜まっても、筒状挿入部材２６４の開口端部２６４ａを塞いでいる第２撥水性フィルタ２６２までもが液体に覆われるのを抑制でき、通気性を確保できる。
【００８３】
（１２）外嵌部材２６６と筒状挿入部材２６４とがその一部において互いに直接接触するよう構成したので、第２撥水性フィルタ２６２を狭持しつつ、これ（第２撥水性フィルタ２６２）を傷つけることなく確実に両部材の結合を図ることができる。
【００８４】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を取ることができる。
例えば、上記実施例では、ガスセンサとして酸素センサを例にとり説明したがこれに限られるのものではなく、例えば、ＮＯｘ（窒素酸化物）センサや、ＣＨ（炭化水素）センサにも本発明を適用してもよい。
【００８５】
また、上記実施例では、筒状挿入部材６４，１６４，２６４を金属で形成したものとして説明したが、これに限られるものではない。すなわち、筒状挿入部材６４，１６４，２６４はシール部材１７，１１７内部に配置され、熱の影響を受けにくいため、必ずしも金属と同等の耐熱性を有する材料で形成する必要がない。例えば、筒状挿入部材６４，１６４，２６４をセラミックや硬質の樹脂等で形成しても良いし、また、ゴム等の弾力性の高いもので形成しても良い。
【００８６】
また上記実施例では、筒状挿入部材を円筒状のものとして説明したが、これに限られるものではない。
また、上記実施例では、シール部材の通気孔を塞ぐ撥水性フィルタを一重に設けるものとして説明したが、これに限られるものではなく、複数枚重ねて設けるようにしても良く、そうすれば、シール部材の通気孔における防水をより確実に図ることができる。
【００８７】
これを実現するには、単に複数の撥水性フィルタを重ねるようにしても良いが、嵩張って、撥水性フィルタにしわが生じ、防水性の確保が困難となる可能性がある。そこで、例えば、図７に示すような構成が考えられる。即ち、筒状挿入部材として、シール部材３０１の通気孔３０３に挿入可能な筒形状の第１挿入部材３０５と、第１挿入部材３０５の筒内部に挿入可能な第２挿入部材３０７とを用意する。この第１挿入部材３０５の開口端部を撥水性フィルタ３０６で覆い、その覆った開口端部側から、第１挿入部材３０５を通気孔３０３に挿入する。これによって、通気孔３０３の内周面と第１挿入部材３０５の外周面との間で、撥水性フィルタ３０６を狭持する。
【００８８】
一方、第２挿入部材３０７の開口端部は、他の撥水性フィルタ３０８で覆い、その覆った開口端部側から、第２挿入部材３０７を第１挿入部材３０５の内部に挿入する。これによって、第２挿入部材３０７の外周面と第１挿入部材３０５の内周面との間で、撥水性フィルタ３０８を狭持するのである。この様にすれば、シール部材の通気孔に複数の撥水性フィルタを設けることが可能となる。
【００８９】
この場合、筒状挿入部材同士を組合せ易いよう、各筒状挿入部材（第１挿入部材３０５や第２挿入部材３０７など）にテーパを形成すると良い。また、これら第１および第２挿入部材３０５，３０７の開口端部を撥水性フィルタ３０６，３０８で塞ぐには、第３実施例のような外嵌部材を使用しても良い。また、筒状挿入部材の両開口端部に、外嵌部材によって撥水性フィルタを設けるようにしても良い。
【００９０】
さて、シール部材の通気孔に設ける撥水性フィルタの縁部は、筒状挿入部材の外周面と通気孔の内周面との間に挟み込んで、シール部材の外部からは見えないようにしても良いが、例えば図８に示す様に、外部から目視できるようにすると良い。
【００９１】
即ち、図８（ａ）に示す様に、撥水性フィルタ３１０は、筒状挿入部材３１２の開口端部３１２ａを塞いだ状態となるよう、筒状挿入部材３１２の外周面とシール部材３１４の通気孔３１６の内周面との間に挟まれているが、筒状挿入部材３１２の外周面全体を覆っている。そして、撥水性フィルタ３１０の縁部３１０ａは、当該撥水性フィルタ３１０により閉塞された開口端部３１２ａとは反対側の（筒状挿入部材３１２の）開口端部３１２ｂにまで達している。反対側の開口端部３１２ｂは、鍔部として形成されているが、撥水性フィルタ３１０は、その開口端部（鍔部）３１２ｂをも覆い、その縁部３１０ａを外部（シール部材３１４の下方）に覗かせている。なお、図８（ｂ）は、下方からシール部材３１４を見た様子を示す図である。
【００９２】
この様に、撥水性フィルタ３１０の縁部３１０ａを目視できるようにしておけば、撥水性フィルタ３１０がシール部材３１４と筒状挿入部材３１２との間に確実に挟まれているかどうか、ずれたり外れたりするおそれがないかどうか等を検査することができるので好ましい。
【００９３】
さて、上記第３実施例においては、筒状挿入部材２６４の第２撥水性フィルタ２６２に閉塞された開口端部２６４ａを、通気孔５８の開口端部５８ａから、酸素センサ１の外部方向に突出させるものとして説明した。この場合、シール部材は、外側表面（当該酸素センサ外部に面する表面）が略平面状のものであっても良いし、また図９（ｂ）に示すシール部材３１４の様に、酸素センサ１の内部方向に凹んだ凹面状の外側表面３１４ａを有するものであっても良い。何れにしても筒状挿入部材３１２の、撥水性フィルタ３１０により閉塞された開口端部３１２ａを、通気孔３１６の開口端部３１６ａから突出させておけば、上記のような効果（１１）が得られる。
【００９４】
そして、水滴などの液体が撥水性フィルタに付着するのを防止するには、図９（ａ）に示す様に、シール部材３１４の外側表面３１４ａを凸面状に形成するとより好ましい。この様にすれば、外側表面３１４ａに液体が付いても流れ落ちやすい。つまり、外側表面３１４ａに液体が溜まり難くなり、延いては、撥水性フィルタ３１０を覆って通気性を低下させる可能性を抑制できる。そして、この効果を更に顕著なものとして得るには、図９（ａ）に示す様に、外側表面３１４ａが、通気孔３１６の当該酸素センサ外部に面する開口端部３１６ａにて、最も高く凸起する（盛り上がる）よう形成すると良い。
【００９５】
なお、筒状挿入部材の外周面上において撥水性フィルタがずれるのを抑制するための工夫としては、例えば図１０（ａ）〜（ｆ）に示すようなものが考えられる。
図１０（ａ）は、筒状挿入部材３２０の外周面に貫通孔３２０ａを設けるものとした場合を示す図である。この様にすれば、通気孔の内周面と筒状挿入部材３２０の外周面との間にて撥水性フィルタを挟むと、撥水性フィルタが通気孔の内周面に押されて貫通孔３２０ａに食い込み、撥水性フィルタを係止することが可能となる。この図１０（ａ）に示す貫通孔３２０ａは、例えば筒状挿入部材３２０の側面を打ち抜くことで形成できるが、それに限らず、図１０（ｂ）に示す様に、筒状挿入部材３２０の側面に切れ込み３２０ｂを設け、その部分を筒状挿入部材３２０の内側に折ることによっても形成することができる。なお、この貫通孔３２０ａは請求項の「係止部」として機能する。
【００９６】
また、筒状挿入部材３２０が鍔部３２０ｃを有する場合には、図１０（ｃ）に示す様に、この鍔部３２０ｃに切欠き部３２０ｄを設けることも考えられる。則ち、この鍔部３２０ｃに撥水性フィルタが掛かるようにすると、この切欠き部３２０ｄに撥水性フィルタが食い込むこととなる。これにより、撥水性フィルタのずれを抑制することができるのである。なお、鍔部３２０ｃに切欠き部３２０ｄを設けると、鍔部３２０ｃが有るにも関わらず、容易に撥水性フィルタの縁部を目で見て確認することができるという効果も奏する。
【００９７】
また図１０（ｄ）に示す様に、筒状挿入部材３２０の軸方向に沿って延びる切れ込み３２０ｅを設けるようにしても良い。こうすれば、通気孔の内周面と筒状挿入部材３２０の外周面との間に撥水性フィルタを挟んだ際に、この切れ込み３２０ｅに撥水性フィルタが食い込むこととなり、これにより、撥水性フィルタの位置ずれが防止できる。
【００９８】
また、図１０（ｅ）に示す様に、筒状挿入部材３２０の外周面のうち、撥水性フィルタと接触する部位に、テーパ部３２０ｆを設けると良い。この図１０（ｅ）では、筒状挿入部材３２０の外周面が、撥水性フィルタにより閉塞される開口端３２０ｇ側から離れるほど外径が小さくなるようなテーパ部３２０ｆとして形成されているが、これに限らず、少なくとも撥水性フィルタが接触する部分にテーパ部が形成されていれば良い。この様な構成によれば、撥水性フィルタは、通気孔の内周面と筒状挿入部材３２０の外周面との間に挟まれると、当該撥水性フィルタに塞がれる筒状挿入部材３２０の開口端部３２０ｇとは反対の方向に、引っ張られることとなる。このため、撥水性フィルタの位置ずれが防止されると共に、筒状挿入部材３２０の開口端部３２０ｇにおける防水性が更に高められる。
【００９９】
また、図１０（ｆ）に示す様に、筒状挿入部材３２０の外側面を、ローレット加工により粗面化することも考えられる。粗面化方法としては、ローレット加工の他にも、サンドブラスタ加工など様々考えられるが、何れの方法でも良い。また、図１０（ｆ）は、筒状挿入部材３２０の外側面の全体を粗面化するものとして図示したものであるが、これに限らず、一部分だけでも良い。
【０１００】
更に、図１１に示す様に、筒状挿入部材４２０の開口端部４２０ｇを閉塞するよう、この開口端部４２０ｇの外径寸法とほぼ同寸の円形状の撥水性フィルタ４６２を適当な接着剤や溶着等４７０によって、一体に接合し、その上で、シール部材１７の挿入孔５８に圧入してもよい。
【０１０１】
なお、上記各実施例、変形例において、シール部材１７の上面には予め樹脂等の親水性処理を施しておくと好ましい。これによって、撥水性フィルタ表面全体を水が覆ってフィルタ機能を低下させる、といったことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例としての酸素センサを全体的に示す破断面図である。
【図２】 第１実施例において、筒状カバー付近の構成を示す説明図である。
【図３】 第１実施例において、シール部材および筒状挿入部材の構成を示す説明図である。
【図４】 （ａ）は、第２実施例としての酸素センサにおいて、シール部材および筒状挿入部材の構成を示す説明図であり、（ｂ）は、シール部材の第２通気孔に筒状挿入部材を挿入した状態を示す断面図である。
【図５】 （ａ），（ｂ）は、第３実施例としての酸素センサにおいて、筒状挿入部材付近の構成を示す説明図であり、（ｃ）は、シール部材の第２通気孔に、この筒状挿入部材を挿入した状態を示す断面図である。
【図６】 第３実施例の外嵌部材の変形例を示した説明図である。
【図７】 通気孔付近の構成の変形例を示す説明図である。
【図８】 通気孔付近の構成の変形例を示す説明図である。
【図９】 シール部材の変形例を示す説明図である。
【図１０】 筒状挿入部材の変形例を示す説明図である。
【図１１】 通気孔付近の構成の変形例を示す説明図である。
【図１２】 従来例としての酸素センサを示す説明図である。
【符号の説明】
１…酸素センサ、２…検出素子、２ａ…内側電極、２ｂ…外側電極、９…主体金具、９ａ…ネジ部、１６…筒状カバー、１７，１１７，３０１，３１４…シール部材、２０，２１…リード線、５８，１５８…第２通気孔（通気孔）、１５８ａ…係合部、６０，１６０…挿通孔、６２，１６２，２６２…第２撥水性フィルタ（撥水性フィルタ）、６４，１６４，２６４，３０５，３０７，３１２，３２０…筒状挿入部材、６４ｂ，１６４ｂ，２６４ｂ，３１２ｂ，３２０ｃ…鍔部、２６２ａ，３１０ａ…縁部（撥水性フィルタの縁部）、２６４ａ，３１２ａ，３２０ｇ…開口端部（筒状挿入部材の開口端部）、２６４ｃ…段部、２６６…外嵌部材、２６６ａ…端部（外嵌部材の端部）、３０３，３１６…通気孔（シール部材の通気孔）、３０５…第１挿入部材（筒状挿入部材）、３０７…第２挿入部材（筒状挿入部材）、３０６，３０８，３１０…撥水性フィルタ、３１４ａ…外側表面（シール部材の外側表面）、３１６ａ…開口端部（通気孔の開口端部）、３２０ａ…貫通孔（筒状挿入部材の外周面の係合部）、３２０ｄ…切欠き部（筒状挿入部材の鍔部の切欠き部）、３２０ｆ…テーパ部（筒状挿入部材の外周面のテーパ部）。
Claims (22)
- 酸素イオン伝導性固体電解質体の第１および第２の面に電極が形成された検出素子と、
被測定ガスが流れる流路を形成する管の壁面に設けられた取付孔に装着する装着部を有し、さらに該取付孔を介して該装着部よりも該管内側に前記第１の面が配置されるように前記検出素子を保持する主体金具と、
一端が該主体金具の前記装着部よりも前記管外側に接続され、他端に前記第２の面に大気を導入する通気孔および前記検出素子の両電極に接続されたリード線を通過させる挿通孔を有する柱状のシール部材を有する筒状カバーと、
前記通気孔を塞ぐ、通気性の撥水性フィルタと、
を備えたガスセンサであって、
前記撥水性フィルタをシート状に形成し、前記通気孔に嵌挿可能な筒状挿入部材によって、該通気孔に設け、
前記撥水性フィルタは、該筒状挿入部材の開口端部を閉塞するよう、前記筒状挿入部材の外周面と前記通気孔の内周面との間にて挟持されて設けられたことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項１記載のガスセンサにおいて、
前記筒状挿入部材の外周面のうち、前記撥水性フィルタと接触する部位に、前記通気孔の内周面との間に該撥水性フィルタを挟んだ際に該撥水性フィルタを係止する係止部を設けたことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項１又は２に記載のガスセンサにおいて、
前記撥水性フィルタは、その縁部を目視できるよう、前記通気孔に設けられていることを特徴とするガスセンサ。 - 酸素イオン伝導性固体電解質体の第１および第２の面に電極が形成された検出素子と、
被測定ガスが流れる流路を形成する管の壁面に設けられた取付孔に装着する装着部を有し、さらに該取付孔を介して該装着部よりも該管内側に前記第１の面が配置されるように前記検出素子を保持する主体金具と、
一端が該主体金具の前記装着部よりも前記管外側に接続され、他端に前記第２の面に大気を導入する通気孔および前記検出素子の両電極に接続されたリード線を通過させる挿通孔を有する柱状のシール部材を有する筒状カバーと、
前記通気孔を塞ぐ、通気性の撥水性フィルタと、
を備えたガスセンサであって、
前記撥水性フィルタをシート状に形成し、前記通気孔に嵌挿可能な筒状挿入部材によって、該通気孔に設け、
前記筒状挿入部材の外周に外嵌可能に形成された外嵌部材を備え、
前記撥水性フィルタは、前記外嵌部材の内周面と前記筒状挿入部材の外周面との間にて挟持されることにより、該筒状挿入部材の開口端部を閉塞するよう該筒状挿入部材に固定されたことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項４に記載のガスセンサにおいて、
前記撥水性フィルタは、当該撥水性フィルタにより閉塞される前記筒状挿入部材の開口端部の外周面と前記外嵌部材の内周面との間にて挟持されたことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項４又は５に記載のガスセンサにおいて、
前記筒状挿入部材の外周面に、前記外嵌部材が該筒状挿入部材の軸方向に移動するのを規制する規制部を設けたことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項４〜６の何れかに記載のガスセンサにおいて、
前記外嵌部材と前記筒状挿入部材とは、互いに直接接触可能に構成されていることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項４〜７の何れかに記載のガスセンサにおいて、
前記撥水性フィルタは、その縁部を目視できるよう、前記筒状挿入部材に固定されたことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項１〜８の何れかに記載のガスセンサにおいて、
前記筒状挿入部材の外周面のうち、前記撥水性フィルタと接触する部位は、粗面化されたことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項１〜９の何れかに記載のガスセンサにおいて、
前記筒状挿入部材の外周面のうち、前記撥水性フィルタと接触する部位に、該撥水性フィルタにて閉塞される開口端部側から離れるほど外径が小さくなるテーパ部を有することを特徴とするガスセンサ。 - 請求項１〜１０の何れかに記載のガスセンサにおいて、
前記筒状挿入部材の閉塞された開口端部は、前記通気孔の当該ガスセンサ外部に面する開口端部から突出していることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項１〜１１の何れかに記載のガスセンサにおいて、
前記撥水性フィルタは、加熱による収縮度合に異方性を有しており、その収縮し易い方向に予め長く構成されたことを特徴とするガスセンサ。 - 酸素イオン伝導性固体電解質体の第１および第２の面に電極が形成された検出素子と、
被測定ガスが流れる流路を形成する管の壁面に設けられた取付孔に装着する装着部を有し、さらに該取付孔を介して該装着部よりも該管内側に前記第１の面が配置されるように前記検出素子を保持する主体金具と、
一端が該主体金具の前記装着部よりも前記管外側に接続され、他端に前記第２の面に大気を導入する通気孔および前記検出素子の両電極に接続されたリード線を通過させる挿通孔を有する柱状のシール部材を有する筒状カバーと、
前記通気孔を塞ぐ、通気性の撥水性フィルタと、
を備えたガスセンサであって、
前記撥水性フィルタをシート状に形成し、前記通気孔に嵌挿可能な筒状挿入部材によって、該通気孔に設け、
前記筒状挿入部材は、前記シール部材よりも硬質の材料で形成されたことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項１〜１３の何れかに記載のガスセンサにおいて、
前記通気孔は、前記シール部材に同軸に形成されたことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項１〜１４の何れかに記載のガスセンサにおいて、
前記筒状挿入部材は、その外周に、前記シール部材に係合する鍔部を有することを特徴とするガスセンサ。 - 請求項１５に記載のガスセンサにおいて、
前記鍔部は、前記通気孔内部に形成された係合部に係合することを特徴とするガスセンサ。 - 請求項１５又は１６に記載のガスセンサにおいて、
前記鍔部に、切欠き部を設けたことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項１〜１７の何れかに記載のガスセンサにおいて、
前記撥水性フィルタは、撥油性を有することを特徴とするガスセンサ。 - 請求項１〜１８の何れかに記載のガスセンサにおいて、
前記撥水性フィルタは、前記通気孔の軸方向に複数枚重ねて設けられていることを特徴とするガスセンサ。 - 酸素イオン伝導性固体電解質体の第１および第２の面に電極が形成された検出素子と、
被測定ガスが流れる流路を形成する管の壁面に設けられた取付孔に装着する装着部を有し、さらに該取付孔を介して該装着部よりも該管内側に前記第１の面が配置されるように前記検出素子を保持する主体金具と、
一端が該主体金具の前記装着部よりも前記管外側に接続され、他端に前記第２の面に大気を導入する通気孔および前記検出素子の両電極に接続されたリード線を通過させる挿通孔を有する柱状のシール部材を有する筒状カバーと、
前記通気孔を塞ぐ、通気性の撥水性フィルタと、
を備えたガスセンサであって、
前記撥水性フィルタをシート状に形成し、前記通気孔に嵌挿可能な筒状挿入部材によって、該通気孔に設け、
前記シール部材の当該ガスセンサ外部に面する外側表面は、凸面状に形成されていることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項２０に記載のガスセンサにおいて、
前記外側表面は、前記通気孔の当該ガスセンサ外部に面する開口端部にて、最も高く凸起していることを特徴とするガスセンサ。 - 酸素イオン伝導性固体電解質体の第１および第２の面に電極が形成された検出素子と、
被測定ガスが流れる流路を形成する管の壁面に設けられた取付孔に装着する装着部を有し、さらに該取付孔を介して該装着部よりも該管内側に前記第１の面が配置されるように前記検出素子を保持する主体金具と、
一端が該主体金具の前記装着部よりも前記管外側に接続され、他端に前記第２の面に大気を導入する通気孔および前記検出素子の両電極に接続されたリード線を通過させる挿通孔を有する柱状のシール部材を有する筒状カバーと、
前記通気孔を塞ぐ、通気性の撥水性フィルタと、
を備えたガスセンサであって、
前記撥水性フィルタをシート状に形成し、前記通気孔に嵌挿可能な筒状挿入部材によって、該通気孔に設け、
前記撥水性フィルタは、前記筒状挿入部材の開口端部を閉塞するように撥水性フィルタの外周縁を接合したことを特徴とするガスセンサ。
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