JP2002181765A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通気孔を閉塞するフィルタを、筒状挿入部材
により固定（支持）するガスセンサにおいて、通気性を
維持しつつ、フィルタに対し外部から圧力が印加された
場合でもフィルタの破損が起こり難いガスセンサを提供
する。 【解決手段】 第３実施例のガスセンサは、シール部材
１７の円形断面の中心部分を軸方向に貫通する通気孔５
８を通じて内部に外気を導入する。また、通気孔５８の
内部に配置される第３筒状挿入部材２６４は、一方の後
端部２６４ｃが閉塞し、他端が開口した略円筒形状に形
成されるとともに、金属材料からなる線材を網目状に配
置して全体が形成されている。そして、撥水性フィルタ
６２が第３筒状挿入部材２６４の後端部２６４ｃを覆う
状態で、撥水性フィルタ６２および第３筒状挿入部材２
６４がシール部材１７の通気孔５８に挿入される。よっ
て、撥水性フィルタ６２は、後端部２６４ｃに支持され
るため破損することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、内燃機
関の排気管に装着されると共に、先端側が被測定ガスに
向けられる検出素子を備えることにより、被測定ガス中
の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被測定ガス（混合ガス）から
特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサとして、酸素
センサ、ＨＣセンサ、ＮＯｘセンサ等種々のものが知ら
れている。

【０００３】この種のガスセンサは、軸線方向に延びる
筒状ないし板状に形成された固体電解質部材の第１面お
よび第２面にそれぞれ電極（測定電極、基準電極）が形
成されると共に、被測定ガス中の特定ガスを検出する検
出素子を、主体金具とその主体金具と接続される筒状カ
バーの内側に配置した構造のものが知られている。そし
て、例えば、検出素子の測定電極が形成された第１面を
被測定ガス中に晒すと共に、基準電極が形成された第２
面に基準ガスとしての大気を導入して、第１面と第２面
との間にて生ずる特定ガス成分の濃度差に応じた起電力
を電気信号として出力することにより、特定ガス成分の
濃度を検出することができる。このため、ガスセンサ
は、検出素子を被測定ガスに触れさせると共に、基準ガ
スとしての大気に触れさせることができるように構成さ
れている。

【０００４】具体的にこのようなガスセンサでは、軸状
の検出素子を内側に配する筒状カバーの後端に形成され
た嵌合用開口部の内側にシール部材を嵌入し、筒状カバ
ー内部への防水を図っており、そのシール部材に、筒状
カバーの内側と外部との間における気体流路となる通気
孔を形成したものが提案されている。そして、このよう
な通気孔を有するシール部材においては、通気性および
撥水性を有するシート状のフィルタにより通気孔を閉塞
することで、筒状カバーの内側に水などの異物が侵入す
るのを防ぎつつ、基準ガスとしての大気を検出素子の基
準電極が形成された第２面に触れさせるように内側に導
入するよう構成されている。

【０００５】フィルタによりシール部材に形成された通
気孔を閉塞するには、例えば、図５（ａ）に示すような
筒状挿入部材６４を用いており、この筒状挿入部材６４
は、軸方向両端が開口するとともに通気孔に嵌挿可能な
円筒形状に形成されている。そして、例えば、シール部
材１７の径方向中央に形成された通気孔５８を撥水性フ
ィルタ６２（以下、「フィルタ６２」ともいう）によっ
て閉塞する場合には、筒状挿入部材６４の後端開口部６
４ｃが撥水性フィルタ６２で閉塞される状態で、筒状挿
入部材６４の外周面６４ｄと通気孔５８の内周面５８ｂ
との間で撥水性フィルタ６２を挟持する。この結果、通
気孔５８は撥水性フィルタ６２によって閉塞されるので
ある。このように構成されたガスセンサにおいては、基
準ガスとしての大気が、撥水性フィルタ６２を透過した
あと、筒状挿入部材６４の内部６４ａを通過して内部、
すなわち、検出素子（図示省略）の基準電極が形成され
た第２面に導入される。

【０００６】なお、シール部材１７は、後述する図１に
示すガスセンサ（酸素センサ１）の筒状カバー１６の嵌
合用開口部４７の内側に設けられるものであり、筒状カ
バー１６の内部に外部からの大気を導入するための通気
孔５８のほかに、検出素子２の第１面と第２面との間に
て生ずる起電力を電気信号として筒状カバー１６の外部
に出力する等のリード線２０，２１を夫々通過させる複
数の挿通孔６０を備えている。

【０００７】また、筒状挿入部材６４の両開口端のう
ち、後端開口部６４ｃとは軸方向反対側の開口端（図５
（ａ）における下方）の外周には、鍔部６４ｂが形成さ
れている。そして、筒状挿入部材６４が後端開口部６４
ｃ側から通気孔５８に挿入されると、鍔部６４ｂは通気
孔５８の先端側の開口縁部５８ａ（図５（ｂ）参照）に
て係止されることになり、その結果、通気孔５８の内部
における筒状挿入部材６４およびフィルタ６２の位置決
めがなされる。

【０００８】そして、図５（ｂ）に、撥水性フィルタ６
２の内側が筒状挿入部材６４により支持されることで通
気孔５８が閉塞された状態のシール部材１７の断面図を
示す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た軸方向両端が開口した筒状挿入部材６４を用いて撥水
性フィルタ６２の内側を支持した状態で、この筒状挿入
部材６４をシール部材１７に形成された通気孔５８に配
置する構成のガスセンサでは、高圧の水などにより外部
から撥水性フィルタ６２に対して図５（ｂ）に示す矢印
Ｆのような圧力が印加されると、撥水性フィルタ６２が
筒状挿入部材６４の内部６４ａに入り込んでしまい、撥
水性フィルタ６２が破損することがある。

【００１０】つまり、矢印Ｆのような圧力が外部から印
加されることで筒状挿入部材６４の内部６４ａに入り込
んだ撥水性フィルタ６２は、筒状挿入部材６４の後端開
口部６４ｃの周囲開口端面で支持され、この後端開口部
６４ｃの周囲開口端面の内側端縁部（内側エッジ部分）
に当接する箇所に大きな圧力がかかり、撥水性フィルタ
６２がこの圧力に耐えられず破れてしまう虞がある。

【００１１】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、筒状カバーの嵌合用開口部の内側に嵌入され
るシール部材に形成される通気孔を閉塞するフィルタ
を、筒状挿入部材により固定（支持）するガスセンサに
おいて、通気性を維持しつつ、フィルタに対し外部から
圧力が印加された場合でもフィルタの破損が起こり難い
ガスセンサを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１に記載の発明は、先端側が被測定
ガスに向けられる軸状の検出素子と、内側に検出素子を
配置し、少なくとも後端に開口した嵌合用開口部を有す
る筒状カバーと、筒状カバーの嵌合用開口部に嵌入され
るとともに、筒状カバーの内側と外部との間における気
体の流通経路となる通気孔が形成されるシール部材と、
通気性および撥水性を有し、通気孔を塞ぐためのフィル
タと、軸方向両端に開口部を有するとともにシール部材
の通気孔に嵌挿可能な筒形状に形成され、後端側に位置
する後端開口部がフィルタで閉塞される筒状挿入部材
と、を備えたガスセンサであって、フィルタで閉塞され
る筒状挿入部材の後端開口部上に配置されて、気体の通
過を許容しつつ、フィルタに外部からの圧力が印加され
た際に、フィルタを支持することで、フィルタが筒状挿
入部材の内部に侵入するのを防ぐ侵入制限部材を備えた
ことを特徴とする。

【００１３】このガスセンサにおいては、シール部材に
形成される通気孔を閉塞するフィルタに対して高圧の水
などにより外部から圧力が印加された場合でも、通気孔
に挿入可能な筒状挿入部材の後端開口部上に配置される
侵入制限部材がフィルタを支持することで、フィルタが
筒状挿入部材の内部に入り込むのを防いでいる。つま
り、外部からフィルタに圧力が印加された場合には、筒
状挿入部材の後端開口部の周囲開口端面に加えて、侵入
制限部材が、フィルタを有効に支持することになる。こ
れにより、フィルタを支持する部分の面積が広くなり、
従来のガスセンサのように、フィルタの特定箇所に、例
えば筒状挿入部材の後端開口部における周囲開口端面の
内側端縁部（内側エッジ部分）に当接する箇所に、大き
な圧力がかかるのを防ぐことができる。

【００１４】よって、本発明（請求項１）のガスセンサ
によれば、シール部材の通気孔を閉塞するフィルタに対
して外部から圧力が印加された場合でも、フィルタの特
定箇所に大きな圧力が印加されるのを防ぐことができ、
フィルタが破損してしまうのを防ぐことができる。

【００１５】なお、侵入制限部材は、気体の通過を許容
するように構成されることから、侵入制限部材を筒状挿
入部材の後端開口部上に配置することで、通気孔を通過
する気体の移動を妨げることはなく、通気孔を通じてガ
スセンサの内部に、すなわち外部から筒状カバーの内側
に配置される検出素子に対し導入される基準ガスとして
の大気の量が不足することはない。

【００１６】そして、通気性を有しつつ外部から圧力が
印加されたフィルタを支持する侵入制限部材には、種々
の形状が考えられるが、例えば、請求項２に記載のよう
に、侵入制限部材が、フィルタで閉塞される筒状挿入部
材の後端開口部を覆う網目状に形成されているとよい。

【００１７】つまり、網目状に形成された侵入制限部材
は、フィルタを支持する部分を広く確保することがで
き、外部から圧力が印加されたフィルタの特定部分に大
きな圧力がかかるのを抑えることができるため、フィル
タが破損するのを防ぐことができる。また、網目状に形
成されていることから、網目の隙間から気体が通過する
のを良好に許容することとなり、ガスセンサの内部と外
部との間における気体の移動を確保することができる。

【００１８】よって、本発明（請求項２）のガスセンサ
によれば、外部からシール部材の通気孔を閉塞するフィ
ルタに対して圧力が印加された場合に、フィルタが破損
するのを防ぐことができるとともに、通気孔の通気性を
良好に確保することができる。

【００１９】ここで、侵入制限部材を筒状挿入部材の後
端開口部上に単に積層するように構成されたガスセンサ
においては、シール部材の通気孔に侵入制限部材を積層
した筒状挿入部材を挿入する前または挿入時に、侵入制
限部材が筒状挿入部材の後端開口部上の所定位置から位
置ズレを起こしてしまうことがある。また、侵入制限部
材が筒状挿入部材の後端開口部上の所定位置から位置ズ
レを起こした状態で、フィルタを筒状挿入部材の後端開
口部を閉塞するように配置し、その状態でシール部材の
通気孔への挿入作業を行うと、場合によっては、不適切
な位置に配置された侵入制限部材からフィルタの一部に
対して大きな圧力がかかり、フィルタが損傷する可能性
がある。また、フィルタで覆う作業を行う際に、侵入制
限部材が筒状挿入部材の開口端から外れないようにする
には、侵入制限部材を保持する必要があり、作業が繁雑
となってしまう。

【００２０】そこで、侵入制限部材を筒状挿入部材の後
端開口部に確実に配置するには、請求項３に記載のよう
に、侵入制限部材が、フィルタで閉塞される筒状挿入部
材に外嵌可能に形成されると共に、筒状挿入部材の後端
開口部上に配置されるように形成されているとよい。

【００２１】つまり、侵入制限部材を軸方向両端が開口
した筒状挿入部材の外周に外嵌することで、侵入制限部
材が筒状挿入部材の後端開口部上から位置ズレを起こす
ことを防止するのである。これにより、侵入制限部材お
よび筒状挿入部材をフィルタで覆う際に、侵入制限部材
を保持する必要が無くなり、また、侵入制限部材が筒状
挿入部材の後端開口部上の適切な位置に配置された状態
で、通気孔への挿入作業、もしくはフィルタとの組み付
け作業を行うことができる。

【００２２】よって、本発明（請求項３）のガスセンサ
によれば、侵入制限部材および筒状挿入部材をフィルタ
で覆う際の作業の煩雑さを解消することができ、また、
侵入制限部材および筒状挿入部材の通気孔への挿入時等
に、不適切な位置に配置された侵入制限部材によってフ
ィルタが破損してしまうのを防ぐことができる。

【００２３】また、上述（請求項１または請求項２）の
ガスセンサにおいては、請求項４に記載のように、侵入
制限部材を筒状挿入部材と連結して一体に形成してもよ
い。このように侵入制限部材と筒状挿入部材とを一体に
形成することで、侵入制限部材が筒状挿入部材の後端開
口部上から位置ズレを起こすことを確実に防止すること
ができ、侵入制限部材および筒状挿入部材をフィルタで
覆う際の作業の煩雑さを解消でき、また、侵入制限部材
および筒状挿入部材の通気孔への挿入時等に、不適切な
位置に配置された侵入制限部材によってフィルタが破損
してしまうのを防ぐことができる。

【００２４】さらに、侵入制限部材と筒状挿入部材とを
一体に形成することで、侵入制限部材と筒状挿入部材と
を積層、接合あるいは嵌合する作業を省略できるため、
ガスセンサの製造工程を簡略化することができ、ガスセ
ンサの製造コストを抑制することができる。

【００２５】また、上述（請求項１から請求項４のいず
れか）のガスセンサにおいて、筒状挿入部材の後端開口
部を閉塞するフィルタを設けるにあたっては、筒状挿入
部材の後端開口部に侵入制限部材を配置した後、筒状挿
入部材の後端開口部の周囲開口端における外径寸法と略
同寸法の板形状のフィルタを準備し、適当な接着剤や溶
着等によってフィルタを筒状挿入部材の上記周囲開口端
に一体に接合して設けても良い。そして、その他に筒状
挿入部材の後端開口部を閉塞するフィルタを設けるにあ
たっては、請求項５に記載のように、フィルタは、筒状
挿入部材の外周面とシール部材の内周面との間にて挟持
されることにより、筒状挿入部材の後端開口部を閉塞す
るよう筒状挿入部材に支持されるようにするとよい。

【００２６】かかる構成によれば、シール部材の内周面
と筒状挿入部材の外周面との間にてフィルタが挟持され
つつ、筒状挿入部材の後端開口部が閉塞される状態とな
るので、フィルタの固定が確実なものとなり、また筒状
挿入部材等への接合作業等を簡略化することができる。
また、シール部材の内周面と筒状挿入部材の外周面との
間にてフィルタが挟持されることで、シール部材の内周
面と筒状挿入部材の外周面との間のシール性が良好に確
保され、防水性を高めることができる。

【００２７】さらに、かかる構成では、例えば、フィル
タを予め侵入制限部材が形成された筒状挿入部材に支持
（固定）させた後に、その組立体をシール部材の通気孔
に挿入するという手順により、通気孔へのフィルタの配
設を行うことができる。このため、例えば、フィルタで
筒状挿入部材の後端開口部を確実に閉塞した状態になっ
ているかを、組立の早い段階で確認することができ、製
造コストの抑制を図ることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を適用した実施例
であるガスセンサを図面と共に説明する。なお、本実施
例では、ガスセンサの一種であり、内燃機関の排気管等
に装着される酸素センサについて説明する。図１は、本
実施例の酸素センサ１の全体構成を示す断面図である。

【００２９】図１に示すように、酸素センサ１は、ジル
コニア（ＺｒＯ₂ ）を主成分とする固体電解質体により
先端部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などから構成されてい
る。なお、以下の説明において、検出素子２の軸方向先
端部に向かう側（閉じている側）を「先端側」、これと
反対方向に向かう側を「後端側」と称する。

【００３０】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、絶縁性セラミックで形成されたセ
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の内部に保持されている。検出素子
２の内面（第２面）及び外面（第１面）には、そのほぼ
全面を覆うように、白金（Ｐｔ）からなる一対の多孔質
電極層（内側電極２ａ（基準電極２ａ）、外側電極２ｂ
（測定電極２ｂ））が設けられている。

【００３１】また、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すると共に、セラミックホルダ
６，７及びセラミック粉末８を内部に収容し、検出素子
２の閉じた先端側を排気管等の内部に突出させる主体金
具９と、検出素子２を内側に配する形態で主体金具９の
後方側（図１における上方）に接続され、嵌合用開口部
４７から検出素子２の内面に大気を導入する筒状カバー
１６（以下、外筒１６ともいう）と、から構成されてい
る。

【００３２】そして、主体金具９は、取り付け用のネジ
部９ｂが外周に形成されると共に、先端部（図１におけ
る下方端部）が縮径して形成されており、この縮径した
先端部の内面で、セラミックホルダ６，７およびセラミ
ック粉末８を下方から支持している。また、主体金具９
の先端部の外周には、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、その内部に排ガスを導入するための
複数のガス透過口１２が形成されている。

【００３３】さらに、主体金具９は、その後端部９ａ
（図１における上方端部）の内側にリング５が配置され
た状態で、後端部９ａを内側方向に加締めることによ
り、後端部９ａがリング５を介してセラミックホルダ
６，７及びセラミック粉末８を上方から固定している。
そして、主体金具９の後方側の外周には、外筒１６が検
出素子２の周囲を取り巻くような形態で、外筒１６の先
端開口部（図１における下方端部）が嵌合、レーザ溶接
などにより固定されている。

【００３４】次に、外筒１６のうち、嵌合用開口部４７
よりも先端側寄りの部分には、セラミックで筒状に形成
された絶縁性のセパレータ１８が内挿されている。この
セパレータ１８は、後端部（図１における上方端部）全
周に対し断続的に外向きに突出する鍔部１８ａが設けら
れており、外筒１６のうち外方から内側に向けて突出す
る形態で形成されたセパレータ支持部１６ａに係止され
る態様で、外筒１６の内部に保持されている。

【００３５】また、セパレータ１８の後方側であって、
外筒１６の嵌合用開口部４７の内側には、フッ素ゴムや
シリコンゴムといった弾性体で構成された円柱形状のシ
ール部材１７が嵌入されている。そして、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と、セ
ラミックヒータ３に接続される一対のリード線（図１で
は図示省略）とが配置されている。

【００３６】このうちリード線２０は、コネクタ部２
４、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を介して、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３
６で構成される端子金具３３を介して、検出素子２の外
側電極２ｂと電気的に接続されている。

【００３７】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の先
端面から開口する有底状の収容穴内に配置され、このヒ
ータ端子部４０を介して、セラミックヒータ３の内部に
埋設された図示しない発熱用抵抗回路に通電が行われ
る。なお、セラミックヒータ３は、端子金具２３の内部
電極接続部２６の内側に配置される形態で、検出素子２
の中空部内に臨んでいる。

【００３８】次に、酸素センサ１における外筒１６の内
部空間の換気は、シール部材１７の径方向中央部に設け
られた通気孔５８を介して行われており、通気孔５８に
は通気性および撥水性を有するフィルタ６２（以下、撥
水性フィルタ６２ともいう）が配置されている。そし
て、通気孔５８を閉塞する形態で配置された撥水性フィ
ルタ６２を介して導入された基準ガスとなる大気は、セ
パレータ１８の後端面に設けられた溝に沿って左右に分
流し、その各々がセパレータ１８に設けられた上記リー
ド線２０，２１用の挿通孔を通り、外筒１６の内部に配
置された検出素子２の内面（つまり、内側電極２ａ）に
送り込まれる。

【００３９】以下、通気孔５８に対する撥水性フィルタ
６２の取付構造について、図２を用いて説明する。な
お、図２（ａ）は、シール部材１７，撥水性フィルタ６
２，網目状部材６６および筒状挿入部材６４の分解斜視
図であり、図２（ｂ）は、撥水性フィルタ６２，網目状
部材６６および筒状挿入部材６４が通気孔５８の内部に
配置された状態のシール部材１７の断面図である。

【００４０】図２（ａ）に示すように、シール部材１７
は、外観が円柱形状に形成されており、円形断面の中心
部分をシール部材１７の軸方向に貫通する通気孔５８
と、通気孔５８を中心とする同心円上に等間隔に配置さ
れたシール部材１７を貫通する４個の挿通孔６０が、設
けられている。このうち、通気孔５８は、外部から酸素
センサ１の内部に気体を導入するために備えられてお
り、また、挿通孔６０は、酸素センサ１の内部から外部
に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およびセラミックヒータ３用のリード線）
を夫々挿通するために備えられている。また、通気孔５
８の内部には、撥水性フィルタ６２、筒状挿入部材６４
および網目状部材６６が配置される。

【００４１】そして、筒状挿入部材６４は、軸方向両端
が開口するとともに、通気孔５８の内部に嵌挿可能な外
径寸法を有する筒状に形成されており、また、先端部の
外周に全周にわたり外向きに突出する鍔部６４ｂが設け
られている。また、網目状部材６６は、金属材料からな
る線材を網目状に配置すると共に全体として略円盤状に
形成されており、その直径が、筒状挿入部材６４の後端
開口部６４ｃの周囲開口端部の外径寸法と略同寸法に形
成されている。

【００４２】さらに、撥水性フィルタ６２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一軸方向に延
伸することにより得られる多孔質繊維構造体により、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。なお、撥水性フィルタ６２として
は、さらに撥油コートした多孔質繊維構造体を用いるこ
ともでき、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。

【００４３】そして、撥水性フィルタ６２は、次のよう
にして、シール部材１７の通気孔５８を閉塞する形態で
配置される。つまり、網目状部材６６を筒状挿入部材６
４の後端開口部６４ｃの周囲開口端部に積層した後、撥
水性フィルタ６２を網目状部材６６および筒状挿入部材
６４の外側面を覆うようにして組み付け、その後、網目
状部材６６の側から、撥水性フィルタ６２、筒状挿入部
材６４および網目状部材６６をシール部材１７の通気孔
５８に挿入する。このようにして、撥水性フィルタ６２
は、筒状挿入部材６４の外周面６４ｄと通気孔５８の内
周面５８ｂとの間に挟まれ、筒状挿入部材６４の後端開
口部６４ｃを閉塞すると共に、通気孔５８を閉塞する状
態で固定される。

【００４４】なお、筒状挿入部材６４を通気孔５８に挿
入する際には、鍔部６４ｂが通気孔５８の先端側の開口
縁部５８ａにて係止されることとなり、その結果、通気
孔５８の内部における筒状挿入部材６４、網目状部材６
６および撥水性フィルタ６２の位置決めがなされる。

【００４５】そして、図２（ｂ）に、撥水性フィルタ６
２，網目状部材６６および筒状挿入部材６４が通気孔５
８の内部に配置された状態のシール部材１７の断面図を
示す。図２（ｂ）に示すように、網目状部材６６が、筒
状挿入部材６４の後端開口部６４ｃ上であって、この後
端開口部６４ｃと撥水性フィルタ６２との間に配置され
ることから、撥水性フィルタ６２に対して筒状挿入部材
６４の内部６４ａに向かう方向の外力が印加された場合
には、撥水性フィルタ６２は、網目状部材６６に支持さ
れる。このため、撥水性フィルタ６２が、筒状挿入部材
６４の内部６４ａに入り込むことはない。

【００４６】なお、網目状部材６６は、網目の隙間から
気体が通過するのを許容することから、網目状部材６６
が筒状挿入部材６４の後端開口部６４ｃ上に配置される
ことで通気孔５８を通過する気体の換気を妨げることは
ない。つまり、通気孔５８を通じて酸素センサ１の内部
に導入される基準ガス（大気）の量が不足することはな
い。

【００４７】以上、説明したように、本実施例の酸素セ
ンサ１においては、外部から撥水性フィルタ６２に圧力
が印加された場合に、筒状挿入部材６４の後端開口部６
４ｃの周囲開口端面に加えて、網目状部材６６が撥水性
フィルタ６２を支持することになり、従来のガスセンサ
に比べて、撥水性フィルタ６２を支持する部分の面積が
広くなる。このように、撥水性フィルタ６２を支持する
部分の面積が広くなることで、撥水性フィルタ６２の特
定部分に、つまり筒状挿入部材６４の後端開口部６４ｃ
における周囲開口端面の内側端縁部（内側エッジ部分）
に当接する箇所に、大きな圧力がかかるのを防ぐことが
できる。

【００４８】よって、本実施例の酸素センサによれば、
撥水性フィルタに対して外部から圧力が印加された場合
でも、撥水性フィルタの特定箇所に大きな圧力が印加さ
れることが無くなり、撥水性フィルタが破損してしまう
のを防ぐことができる。なお、上記実施例においては、
外筒１６が特許請求の範囲に記載の筒状カバーに相当
し、撥水性フィルタ６２がフィルタに相当し、網目状部
材６６が侵入制限部材に相当する。

【００４９】次に、筒状挿入部材に外嵌可能に構成され
た侵入制限部材を用いたガスセンサを第２実施例として
説明する。なお、第２実施例のガスセンサは、上記実施
例（以下、第１実施例という）の酸素センサ１と比べ
て、筒状挿入部材６４および網目状部材６６に相当する
部分の構成が異なっており、その他の部分については同
様に構成されている。そのため、第２実施例において
は、ガスセンサの全体構成についての図示は省略し、シ
ール部材１７，撥水性フィルタ６２，第２筒状挿入部材
１６４および侵入制限部材１６６を図示した図３を用い
て、第２実施例のガスセンサについて説明する。

【００５０】そして、図３（ａ）は、シール部材１７，
撥水性フィルタ６２，第２筒状挿入部材１６４および侵
入制限部材１６６の分解斜視図であり、図３（ｂ）は、
撥水性フィルタ６２，第２筒状挿入部材１６４および侵
入制限部材１６６が通気孔５８の内部に配置された状態
のシール部材１７の断面図である。

【００５１】図３（ａ）に示すように、シール部材１７
は、第１実施例と同様に、外観が円柱形状に形成されて
おり、円形断面の中心部分をシール部材１７の軸方向に
貫通する通気孔５８と、通気孔５８を中心とする周囲に
等間隔に配置されたシール部材１７を貫通する４個の挿
通孔６０が、設けられている。また、撥水性フィルタ６
２は、第１実施例と同様に、多孔質繊維構造体により、
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。

【００５２】そして、第２筒状挿入部材１６４は、軸方
向両端が開口した略筒状形状であるとともに、後端側に
は外径が先端側よりも縮径して形成された縮径部１６４
ｄが形成され、先端部の外周には全周にわたり外向きに
突出する鍔部１６４ｂが形成されている。

【００５３】また、侵入制限部材１６６は、第２筒状挿
入部材１６４の後端開口部１６４ｃ上に位置することに
なる部分に網目状部１６６ａが形成された筒状形状に形
成されており、筒状部１６６ｂの内周面が、第２筒状挿
入部材１６４の縮径部１６４ｄの外周面に外嵌可能な寸
法に形成されている。なお、網目状部１６６ａは、金属
材料からなる線材を網目状に配置して形成されており、
網目の隙間から気体が通過可能に形成されている。

【００５４】そして、撥水性フィルタ６２は、次のよう
にして、シール部材１７の通気孔５８を閉塞する形態で
配置される。つまり、侵入制限部材１６６を第２筒状挿
入部材１６４の縮径部１６４ｄに外嵌した後、撥水性フ
ィルタ６２が侵入制限部材１６６および第２筒状挿入部
材１６４の外側面を覆う状態で組み付け、ついで侵入制
限部材１６６の側から、撥水性フィルタ６２、第２筒状
挿入部材１６４および侵入制限部材１６６がシール部材
１７の通気孔５８に挿入される。このようにして、撥水
性フィルタ６２は、第２筒状挿入部材１６４の外周面１
６４ｅと通気孔５８の内周面５８ｂとの間に挟まれ、通
気孔５８を閉塞した状態で固定される。

【００５５】なお、第２筒状挿入部材１６４が通気孔５
８に挿入されると、鍔部１６４ｂが通気孔５８の先端側
の開口縁部５８ａにて係止されることとなり、その結
果、通気孔５８の内部における第２筒状挿入部材１６
４、侵入制限部材１６６および撥水性フィルタ６２の位
置決めがなされる。

【００５６】そして、図３（ｂ）に、撥水性フィルタ６
２，第２筒状挿入部材１６４および侵入制限部材１６６
が通気孔５８の内部に配置された状態のシール部材１７
の断面図を示す。図３（ｂ）に示すように、侵入制限部
材１６６の網目状部１６６ａが、第２筒状挿入部材１６
４の後端開口部１６４ｃ上であって、この後端開口部１
６４ｃと撥水性フィルタ６２との間に配置されることか
ら、撥水性フィルタ６２に対して第２筒状挿入部材１６
４の内部１６４ａに向かう方向の外力が印加された場合
には、撥水性フィルタ６２は網目状部１６６ａに支持さ
れる。このため、撥水性フィルタ６２が、第２筒状挿入
部材１６４の内部１６４ａに入り込むことはない。

【００５７】また、侵入制限部材１６６は、第２筒状挿
入部材１６４の縮径部１６４ｄに外嵌されるため、第２
筒状挿入部材１６４に対して支持され、位置ズレを起こ
すことはない。なお、網目状部１６６ａは、網目の隙間
から気体が通過するのを許容することから、網目状部１
６６ａが第２筒状挿入部材１６４の後端開口部１６４ｃ
上に配置されることで、通気孔５８を通過する気体の換
気を妨げることはない。つまり、通気孔５８および第２
筒状挿入部材１６４の内部１６４ａを通じてガスセンサ
の内部に基準ガスが導入されるのを妨げることはない。

【００５８】よって、本第２実施例のガスセンサによれ
ば、侵入制限部材１６６および第２筒状挿入部材１６４
を撥水性フィルタ６２で覆う際の作業の煩雑さを解消す
ることができ、また、シール部材１７の通気孔５８への
挿入時に、不適切な位置に配置された侵入制限部材１６
６によって撥水性フィルタ６２が破損してしまうのを防
ぐことができる。

【００５９】なお、第２実施例のガスセンサは、第１実
施例と同様に、撥水性フィルタ６２に対して外部から圧
力が印加された場合でも、撥水性フィルタが破損するの
を防ぐことができることはいうまでもない。次に、第３
実施例として、侵入制限部材が一体に形成された筒状挿
入部材（第３筒状挿入部材２６４）を用いたガスセンサ
について説明する。

【００６０】なお、第３実施例のガスセンサは、第２実
施例と同様に、第１実施例の酸素センサ１と比べて、筒
状挿入部材６４および網目状部材６６に相当する部分の
構成が異なっており、その他の部分については同様に構
成されている。そのため、第３実施例においては、ガス
センサの全体構成についての図示は省略し、シール部材
１７，撥水性フィルタ６２，第３筒状挿入部材２６４を
図示した図４を用いて、第３実施例のガスセンサについ
て説明する。

【００６１】そして、図４（ａ）は、シール部材１７，
撥水性フィルタ６２，第３筒状挿入部材２６４の分解斜
視図であり、図４（ｂ）は、撥水性フィルタ６２，第３
筒状挿入部材２６４が通気孔５８の内部に配置された状
態のシール部材１７の断面図である。

【００６２】図４（ａ）に示すように、シール部材１７
は、第１実施例および第２実施例と同様に、外観が円柱
形状に形成されており、円形断面の中心部分をシール部
材１７の軸方向に貫通する通気孔５８と、通気孔５８を
中心とする周囲に等間隔に配置されたシール部材１７を
貫通する４個の挿通孔６０が、設けられている。また、
撥水性フィルタ６２は、第１実施例および第２実施例と
同様に、多孔質繊維構造体により、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。

【００６３】また、第３筒状挿入部材２６４は、金属材
料からなる線材を網目状に配置して全体が形成されてお
り、後端部２６４ｃが閉塞し、先端部が開口した略円筒
形状に形成されるとともに、開口した先端部の外周には
全周にわたり外向きに突出する鍔部２６４ｂが形成され
ている。なお、第３筒状挿入部材２６４は、全体が網目
状に形成されていることから、閉塞した後端部２６４ｃ
を含めた第３筒状挿入部材２６４の全体において、網目
の隙間を通じて気体の通過が可能である。

【００６４】そして、撥水性フィルタ６２は、次のよう
にして、シール部材１７の通気孔５８を閉塞する形態で
配置される。つまり、撥水性フィルタ６２が第３筒状挿
入部材２６４の後端部２６４ｃおよび外周面２６４ｄを
覆う状態で、後端部２６４ｃの側から撥水性フィルタ６
２および第３筒状挿入部材２６４がシール部材１７の通
気孔５８に挿入される。このようにして、撥水性フィル
タ６２は、第３筒状挿入部材２６４の外周面２６４ｄと
通気孔５８の内周面５８ｂとの間に挟まれ、通気孔５８
を閉塞した状態で固定される。

【００６５】なお、第３筒状挿入部材２６４が通気孔５
８に挿入されると、鍔部２６４ｂが通気孔５８の先端の
開口縁部５８ａにて係止されることとなり、その結果、
通気孔５８の内部における第３筒状挿入部材２６４およ
び撥水性フィルタ６２の位置決めがなされる。

【００６６】そして、図４（ｂ）に、撥水性フィルタ６
２，第３筒状挿入部材２６４が通気孔５８の内部に配置
された状態のシール部材１７の断面図を示す。図４
（ｂ）に示すように、第３筒状挿入部材２６４は、軸方
向両端が開口する筒状挿入部材に連結して一体となった
後端部２６４ｃを設けて閉塞した態様であることから、
撥水性フィルタ６２に対して第３筒状挿入部材２６４の
内部２６４ａに向かう方向の外力が印加された場合に
は、撥水性フィルタ６２は網目状に形成された後端部２
６４ｃに支持される。このため、撥水性フィルタ６２
が、第３筒状挿入部材２６４の内部２６４ａに入り込む
ことはない。

【００６７】なお、第３筒状挿入部材２６４の後端部２
６４ｃは、網目の隙間から気体が通過するのを許容する
ため、通気孔５８および第３筒状挿入部材２６４の内部
２６４ａを通じてガスセンサの内部に基準ガスが導入さ
れるのを妨げることはない。以上、説明したように第３
実施例のガスセンサにおいては、全体が網目状に形成さ
れた第３筒状挿入部材２６４を用いて、撥水性フィルタ
６２をシール部材１７の通気孔５８に配置している。

【００６８】そして、第３筒状挿入部材２６４の後端部
２６４ｃは、閉塞した状態ではあるものの網目状に形成
されることから、外力が印加された状態の撥水性フィル
タ６２を支持するとともに、通気孔５８を通過しようと
する気体の換気を可能としている。つまり、第３筒状挿
入部材２６４は、撥水性フィルタ６２をシール部材１７
の通気孔５８に固定すると共に、外力が印加された状態
の撥水性フィルタ６２を支持しつつ、通気孔５８を介し
た気体の換気を実現している。

【００６９】すなわち、第３筒状挿入部材２６４は、特
許請求の範囲に記載の侵入制限部材と筒状挿入部材とが
連結して一体に形成されたものである。なお、第３筒状
挿入部材２６４のうち、後端部２６４ｃが特許請求の範
囲における侵入制限部材に相当し、後端部２６４ｃ以外
の部分が筒状挿入部材に相当する。

【００７０】よって、第３実施例のガスセンサによれ
ば、侵入制限部材に相当する後端部２６４ｃが第３筒状
挿入部材２６４から離れることがないため、第３筒状挿
入部材２６４を撥水性フィルタ６２で覆う際の作業の煩
雑さを解消でき、また、シール部材１７の通気孔５８へ
の挿入時に、不適切な位置に配置された侵入制限部材に
よって撥水性フィルタ６２が破損してしまうのを防ぐこ
とができる。さらに、第３筒状挿入部材２６４を用いる
ことで、侵入制限部材と筒状挿入部材とを積層あるいは
嵌合する作業を省略できるため、ガスセンサの製造工程
を簡略化することができ、ガスセンサの製造コストを抑
制することができる。

【００７１】なお、第３実施例のガスセンサは、第１実
施例および第２実施例と同様に、撥水性フィルタ６２に
対して外部から圧力が印加された場合でも、撥水性フィ
ルタが破損するのを防ぐことができることはいうまでも
ない。以上、本発明の３つの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
々の態様を採ることができる。

【００７２】例えば、第１実施例において説明したガス
センサにおいては、網目状部材６６を筒状挿入部材６４
の後端開口部６４ｃに対して、接着、ロウ付けあるいは
溶接などにより固着し、両者を一体に構成しても良い。
また、フィルタ６２については、第１から第３実施例の
ような形状に限定されず、例えば、筒状挿入部材６４の
後端開口部６４ｃ上に網目状部材６６を配置した後、筒
状挿入部材６４の後端開口部６４ｃの周囲開口端部にお
ける外径寸法と略同寸法の板形状のフィルタを準備し、
適当な接着剤や溶着などにより、フィルタを筒状挿入部
材６４（網目状部材６６）に接合しても良い。

【００７３】さらに、侵入制限部材については、第１か
ら第３実施例のように、網目状部材に限定されることは
なく、例えば、金属製の板材に複数の小孔が格子状に穿
設されたものでもよく、通気性を確保しつつ、フィルタ
の筒状挿入部材内部への侵入を防止するものであれば良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の酸素センサの全体構成を示す断面図
である。

【図２】 （ａ）は、第１実施例の酸素センサにおける
シール部材，撥水性フィルタ，網目状部材および筒状挿
入部材の分解斜視図であり、（ｂ）は、撥水性フィル
タ，網目状部材および筒状挿入部材が通気孔の内部に配
置された状態のシール部材の断面図である。

【図３】 （ａ）は、第２実施例のガスセンサにおける
シール部材，撥水性フィルタ，第２筒状挿入部材および
侵入制限部材の分解斜視図であり、（ｂ）は、撥水性フ
ィルタ，第２筒状挿入部材および侵入制限部材が通気孔
の内部に配置された状態のシール部材の断面図である。

【図４】 （ａ）は、第３実施例のガスセンサにおける
シール部材，撥水性フィルタ，第３筒状挿入部材の分解
斜視図であり、（ｂ）は、撥水性フィルタ，第３筒状挿
入部材が通気孔の内部に配置された状態のシール部材の
断面図である。

【図５】 （ａ）は、従来のガスセンサにおけるシール
部材，撥水性フィルタおよび筒状挿入部材の分解斜視図
であり、（ｂ）は、撥水性フィルタ，筒状挿入部材が通
気孔の内部に配置された状態のシール部材の断面図であ
る。

【符号の説明】

１…酸素センサ、２…検出素子、２ａ…内側電極（基準
電極）、２ｂ…外側電極（測定電極）、３…セラミック
ヒータ、９…主体金具、１６…外筒（筒状カバー）、１
７…シール部材、５８…通気孔、６２…撥水性フィル
タ、６４…筒状挿入部材、６６…網目状部材、１６４…
第２筒状挿入部材、１６６…侵入制限部材、２６４…第
３筒状挿入部材。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端側が被測定ガスに向けられる軸状の
   検出素子と、 内側に前記検出素子を配置し、少なくとも後端に開口し
   た嵌合用開口部を有する筒状カバーと、 前記筒状カバーの前記嵌合用開口部に嵌入されるととも
   に、該筒状カバーの内側と外部との間における気体の流
   通経路となる通気孔が形成されるシール部材と、 通気性および撥水性を有し、前記通気孔を塞ぐためのフ
   ィルタと、 軸方向両端に開口部を有するとともに前記シール部材の
   前記通気孔に嵌挿可能な筒形状に形成され、後端側に位
   置する後端開口部が前記フィルタで閉塞される筒状挿入
   部材と、を備えたガスセンサであって、 前記フィルタで閉塞される前記筒状挿入部材の前記後端
   開口部上に配置されて、気体の通過を許容しつつ、前記
   フィルタに外部からの圧力が印加された際に、前記フィ
   ルタを支持することで、前記フィルタが前記筒状挿入部
   材の内部に侵入するのを防ぐ侵入制限部材、 を備えたことを特徴とするガスセンサ。
2. 【請求項２】 前記侵入制限部材が、前記フィルタで閉
   塞される前記筒状挿入部材の前記後端開口部を覆う網目
   状に形成されていること、 を特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
3. 【請求項３】 前記侵入制限部材が、前記フィルタで閉
   塞される前記筒状挿入部材に外嵌可能に形成されると共
   に、該筒状挿入部材の前記後端開口部上に配置されるよ
   うに形成されていること、 を特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスセン
   サ。
4. 【請求項４】 前記侵入制限部材が、前記筒状挿入部材
   と連結して一体に形成されていること、 を特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスセン
   サ。
5. 【請求項５】 前記フィルタは、前記筒状挿入部材の外
   周面と前記シール部材の内周面との間にて挟持されるこ
   とにより、該筒状挿入部材の前記後端開口部を閉塞する
   よう該筒状挿入部材に支持されていること、 を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の
   ガスセンサ。