JP2010175382A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】良好なセンサ特性を維持することのできるガスセンサを得る。
【解決手段】検出素子２からの出力を取り出す端子６を密閉するケーシング８をシーリングラバー１６で密閉する。各端子６にそれぞれの一端部を接続した複数のハーネス１７をシーリングラバー１６を貫通して外方に導き出す。そして、ハーネス１７に、内部に形成される空隙部がそのハーネス１７の長さ方向に連続するのを遮断した密閉部１７ｃを形成することにより、水がケーシング８から検出素子２内に侵入するのを防止して良好なセンサ特性を維持できるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガスセンサに関する。

従来ガスセンサとして、酸素濃度を検出するセンサ本体部を備え、このセンサ本体部が外郭部材に収納されて車両に搭載した内燃機関の排気管に取り付けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１では、センサ本体部は、検出しようとする酸素を導入する検出素子部と、検出した酸素濃度を電気的に出力する出力部と、を備えており、その出力部が外郭部材によって密閉して収納されている。また、出力部にはハーネスが電気的に接続されており、そのハーネスが外郭部材を密封するゴム栓を貫通して外方に取り出されている。

特開２００５−２４１３４６号公報

しかしながら、上記従来の技術では、ハーネスの被覆部と芯線との間や芯線と芯線との間に微少な空隙が存在しており、コネクタ内部やＧＮＤ線のような開放面が水で覆われると、空隙による毛細管現象により水が吸い上げられてしまう。その結果、吸い上げられた水が外郭部材の内方に侵入してしまい、ひいては、センサ本体部内に水が侵入してセンサ特性の不良原因になってしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、良好なセンサ特性を維持することのできるガスセンサを得ることを目的とする。

本発明にあっては、ハーネスに、当該ハーネスの内部に形成される空隙部を遮断した密閉部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ガスセンサのハーネスに密閉部を設けたので、ハーネスの開放面が水で覆われた場合にも、ハーネスの内部の空隙部が遮断されて水が外郭部材からセンサ本体部内に侵入するのを抑制することができ良好なセンサ特性を維持することができる。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる酸素センサの断面図である。 図２は、本発明の第１実施形態にかかるハーネスの拡大断面図である。 図３は、本発明の第１実施形態にかかる酸素センサの通気構造部の拡大断面図である。 図４は、本発明の酸素センサの必要空気量を求める実験装置の説明図である。 図５は、図４に示す実験装置で酸素センサに水を注入する状態を示す説明図である。 図６は、図４に示す実験装置で酸素センサのセンサ出力の回復特性を示す説明図である。 図７は、図４に示す実験装置で酸素センサの通気流量と出力回復時間との関係を示す説明図である。 図８は、本発明の酸素センサの負圧量を求める実験装置の説明図である。 図９は、図８に示す実験装置で酸素センサを水没させるための注水サイクルを示す説明図である。 図１０は、図８に示す実験装置で通気流量に対する排気温度と負圧量との関係を示す説明図である。 図１１は、本発明の第１実施形態にかかる酸素センサのシーリングラバーに設けた通気構造部の通気流量の測定方法を示す要部断面図である。 図１２は、本発明の第１実施形態にかかる酸素センサのシーリングラバーに設けた通気構造部の耐水性テストを示す要部断面図である。 図１３は、本発明の第２実施形態にかかる酸素センサの通気構造部の拡大断面図である。

以下、本発明を具現化した実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、内燃機関を搭載した自動車や２輪車等の車両の排気管に装着された空燃比検出用の酸素センサを例示する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかる酸素センサの断面図、図２は、ハーネスの拡大断面図、図３は、酸素センサの通気構造部の拡大断面図である。

図１に示すように、本実施形態における酸素センサ１は、外面に段付きの外形略円柱状をなしている。酸素センサ１は、検出素子（センサ本体部）２と、検出素子２が挿通されている筒状のホルダ４と、このホルダ４と検出素子２との間をシールし、且つ、検出素子２をホルダ４内に位置決めする素子位置決め部５と、検出素子２からの出力を取り出す複数の端子（出力部）６と、ホルダ４の軸方向の一端部（上端部）側に配置され、端子６を支持している絶縁体である碍子７と、ホルダ４の軸方向の一端部側に配置され、碍子７の外面を覆っているケーシング８と、ホルダ４の他端部（下端部）に固定され、ホルダ４より突出した検出素子２の外面を覆うプロテクタ９と、を備えている。

本実施形態では、ホルダ４、碍子７、ケーシング８およびプロテクタ９は、検出素子２を収納する外郭部材を構成しており、碍子７の内方にケーシング８と二重構造を成して各端子６を密閉している。

検出素子２は、円柱棒状に形成され、その軸方向の一端部（上端部）には、接点部２ａを有する接続部２ｃが形成され、その軸方向の他端部（下端部）には酸素測定部２ｂが形成されている。接点部２ａは、検出素子２の外部に対して露出しており、接点部２ａと酸素測定部２ｂとは、相互に電気的に接続されている。検出素子２では、酸素測定部２ｂが被測定ガスである排ガスに含まれる特定ガス成分として酸素を検出し、その検出結果として酸素濃度を接点部２ａから電気信号で出力するようになっている。ここで、酸素測定部２ｂは、基準電極、測定電極、ヒータ（いずれも図示せず）を備えており、ヒータには、一対の電極が設けられている。これにより、接点部２ａ、端子６およびハーネス１７は、それら４つの電極に対応してそれぞれ４個ずつ設けられている。

ホルダ４には、検出素子２が挿入されている素子挿入孔３が形成されている。この素子挿入孔３に挿入された検出素子２の酸素測定部２ｂは、ホルダ４の軸方向の他方側に露出している一方、検出素子２の接続部２ｃはホルダ４の軸方向の一方側に露出している。この接続部２ｃは、碍子７の下端面７ａに対して軸方向に空隙部Ｓ２をあけて挿入されるようになっている。よって、検出素子２と碍子７との組み付け時、または組み付け後に例えば車両の振動等によって検出素子２が移動した場合においても、碍子７の下端面７ａに検出素子２が接触することが防止される。

ホルダ４は、その上部に上方から見て六角形状を有する六角部４ａを有し、この六角部４ａに工具を嵌合してホルダ４に回転トルクを容易に作用させることができるようになっている。ホルダ４の下部の外面には、ネジ部４ｂが形成されている。ホルダ４の六角部４ａとネジ部４ｂとの間には、ガスケット１９が配置されている。ホルダ４の上端には、碍子７の下端面７ａが当接する位置決め面４ｃが設けられており、この位置決め面４ｃが、碍子７におけるホルダ４側の端部（下端部）を支持している支持部となっている。即ち、本実施形態では、支持部（位置決め面４ｃ）がホルダ４に一体成形されている。

また、ホルダ４の六角部４ｂの上面には、凸部４ｄが形成されている。凸部４ｄの上面は、碍子７の下端面７ａと当接し碍子７におけるホルダ４側の端部（下端部）を支持する位置決め面４ｈとなっている。この凸部４ｄには、溝部４ｅが形成されている。そして、この溝部４ｅの内周壁が折り曲げられ、加締め部１１が形成される。このホルダ４は、ステンレス等の金属によって形成されており、導電性を有している。

素子位置決め部５は、素子挿入孔３の軸方向の一端部に位置する粉充填スペース１０と、この粉充填スペース１０の近傍に設けられた上述のかしめ部１１とを有している。素子位置決め部５は、粉充填スペース１０にセラミック粉１２とこのセラミック粉１２を押圧する押圧部材１３とを収容し、かしめ変形したかしめ部１１によって押圧部材１３を圧縮し、この圧縮力でセラミック粉１２を圧縮状態で充填することによって検出素子２とホルダ４との間をシールし、且つ、検出素子２をホルダ４に位置決めしている。セラミック粉１２としては、例えば未焼結のタルク、ステアタイト等が使用されている。押圧部材１３には、例えば円筒形状のリング部材が使用されている。

そして、粉充填スペース１０の内部に配置された押圧部材１３をかしめ部１１によって検出素子２の径方向であって検出素子２の中心へ向う方向へ全周かしめ等の手段を用いて曲げ加工することで、セラミック粉１２が加圧状態で充填され、検出素子２をホルダ４に位置決めしている。また、素子位置決め部５は、ホルダ４と検出素子２との間の隙間等を塞ぎ、ホルダ４の内部に外部の水分等が浸入するのを遮断するとともに、排気管３０の内部の排気ガス等がケーシング８の内部に浸入するのを遮断する機能を有している。

端子６は、板素材を折り曲げ加工等することにより形成されており、その一端部には、略板状の接触部６ａが形成されている。端子６の他端部は、ばね性を有する形状に形成されている。具体的には、端子６の他端部には、板ばねである鉤状のばね部６ｂが形成されている。このばね部６ｂは、板素材を折返し加工することによって形成される。

端子６は、ホルダ４の一端部側に配置されている。そして、ホルダ４の軸方向の一方にホルダ４から露出した検出素子２の接点部２ａに対して、ばね部６ｂがそのばね性を利用して圧接している。

端子６の一端部は、結合部２１に例えばスポット溶接によって固着され、結合部２１を介してハーネス１７の後述する芯線１７ａに接続されている。ここで、結合部２１は、金属材料などの導電性を有する材料によって形成されている。よって、検出素子２の酸素測定部２ｂは、接点部２ａ、端子６および結合部２１を介して、ハーネス１７の芯線１７ａと電気的に接続されている。

ハーネス１７は、芯線１７ａとこの芯線１７ａを被覆している被覆部１７ｂとから構成されている。芯線１７ａは銅の細線を集合もしくは撚り合わせて形成されるとともに、被覆部１７ｂはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂などのフッ素樹脂で形成されており可撓性を備えている。このとき、フッ素樹脂で形成した被覆部１７ｂは、摩擦係数が小さく他の材料と密着しないため、ハーネス１７は、被覆部１７ｂと芯線１７ａとの間や芯線１７ａと芯線１７ａとの間の隙間に僅かの空隙部が存在し、その空隙部がハーネス１７の長さ方向に連続して形成されている。そして、芯線１７ａの端部は被覆部１７ｂから露出しており、この芯線１７ａの露出部分が結合部２１に接続されている。

ケーシング８は、碍子７を覆う筒状に形成されている。このケーシング８の上部内側には、シーリングラバー（弾性栓）１６が配置され、このシーリングラバー１６を介して複数のハーネス１７がケーシング８の内部から外部に導き出されている。シーリングラバー１６は、ケーシング８のかしめ部８ａによるかしめによって、径方向であってシーリングラバー１６の中心部に向かう方向に縮径された状態でケーシング８に固定されている。このかしめによってシーリングラバー１６とハーネス１７との間、およびシーリングラバー１６とケーシング８との間のシール性（気密性）が確保されている。シーリングラバー１６は、フッ素ゴム等の耐熱性を有する材質から構成されている。

ケーシング８の軸方向の他端部は、ホルダ４に嵌着されるとともに、例えばレーザ溶接等の溶接によってホルダ４に固定されている。この溶接によってケーシング８とホルダ４との間のシール性が確保されている。なお、この溶接部分は、図１中に符号８ｄで示している。ケーシング８は、碍子７の外形よりも十分に大きな外形に形成され、これによってケーシング８と碍子７との間には、空隙部２０が設けられている。

碍子７は、外形略円柱状に形成されてホルダ４の位置決め面４ｃに起立状態で配置されている。この碍子７は、絶縁材料からなり、その絶縁材料は、例えばセラミックスである。

碍子７の下端面（他端面）７ａには、軸方向一方側に向けて凹む凹部７ｄが形成されている。この凹部７ｄの内周面７ｅに沿って、複数の端子６のばね部６ｂが配置され、これら複数の端子６の間に検出素子２の接続部２ｃが嵌合されるようになっている。すなわち、検出素子２と碍子７とが組み付けられた状態では、端子６のばね部６ｂが、碍子７の凹部７ｄの内周面７ｅと検出素子２の接続部２ｃの外面との間に形成される空間Ｓ１に配置され、当該凹部７ｄの内周面７ｅと検出素子２の接続部２ｃとに挟持されるようになっている。このように挟持された端子６は、当該挟持によってばね部６ｂに生じる反発力により検出素子２の接点部２ａに圧接し、以て、当該接点部２ａと電気的に接続する。

凹部７ｄの底部７ｆには、端子６の固定部が挿入される取付孔７ｇが周方向に等間隔をもって複数形成されている。このように複数の端子６を周方向に等配置することで、これら複数の端子６に挟持される検出素子２を凹部７ｄの中心に配置しやすくしている。

碍子７におけるホルダ４側とは反対側の端部である上端部７ｈにおいては、その外周面に、周方向が該碍子７の周方向に沿った円環状の段差部７ｂが形成されている。この段差部７ｂには、弾性部材１４が外嵌されている。ここで、この段差部７ｂに対応してケーシング８にも円環状の段差部８ｂが形成されており、碍子７の段差部７ｂとケーシング８の段差部８ｂとによって弾性部材１４が圧縮状態で挟持されている。弾性部材１４は、例えばＣリング状やＯリング状に形成されている。かかる構造は、弾性部材１４の弾性力によって碍子７をホルダ４へ押し付けるとともに、碍子７の振動を抑制している。また、酸素センサ１が外力によって振動した場合、弾性部材１４が弾性変形することで、碍子７の振れが吸収または抑制されるので、酸素センサ１の耐振性を向上させることができる。

この弾性部材１４は、例えばＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレスや耐熱バネ材料などによって構成されており、中でも耐熱バネ材料で構成されることがより好適である。

プロテクタ９は、有底筒状で、且つ、２重構造に形成されている。プロテクタ９とホルダ４との固定は、例えばレーザ溶接等による全周溶接、または部分溶接や全周加締め、部分加締め等によってなされている。図１中には、当該固定が溶接の場合の溶接箇所９ｂが示されている。

プロテクタ９は、内側プロテクタ９ｃおよび外側プロテクタ９ｄを有している。これら内側プロテクタ９ｃおよび外側プロテクタ９ｄは、例えば金属材料、セラミックス材料等によって形成されている。プロテクタ９の内部には、ホルダ４から下方に突出した検出素子２の酸素測定部２ｂが挿入されている。かかる構造のプロテクタ９は、検出素子２の酸素測定部２ｂを覆うことで、酸素測定部２ｂを排気ガス中の異物等から保護する。

プロテクタ９には、ガス流通用の流通孔９ａが形成されており、検出ガスは、流通孔９ａを経由してプロテクタ９の内部に進入して、酸素測定部２ｂに至る。

この酸素センサ１は、ホルダ４のネジ部４ｂを排気管３０のネジ孔３１に螺入することにより排気管３０に固定され、プロテクタ９で覆われた箇所が排気管３０内に突出された状態で配置される。酸素センサ１と排気管３０との間の気密は、ガスケット１９によって保持される。

このような構成において、排気管３０内を流通するガスがプロテクタ９の流通孔９ａより内部に流入すると、そのガス内の酸素が検出素子２の酸素測定部２ｂに入り込む。すると、酸素測定部２ｂがガスの酸素濃度を検出し、この検出した酸素濃度を電気信号に変換する。この電気信号の情報が端子６およびハーネス１７を経て外部に出力される。

ここで、本実施形態では、図２に示すように、ハーネス１７に、このハーネス１７の内部に形成される空隙部がハーネス１７の長さ方向に連続するのを遮断する密閉部１７ｃを形成している。

この密閉部１７ｃは、被覆部１７ｂと芯線１７ａとの間や芯線１７ａと芯線１７ａとの間の隙間を、ハーネス１７の長さ方向の一部または全部を密閉材料で密閉することで形成されている。密閉材料としては、結着性の良いガラスコート材（ＳｉＯ_２）を用いることができる。また、本実施形態における酸素センサにおいては、使用環境温度が高温となる（２００℃〜６００℃程度）ため、これ以外にも、例えばエポキシ材やセラミック接着剤（例えば、Ａｌ_２Ｏ３、ＺｒＯ_２）などの耐熱温度が２００゜Ｃ以上ある熱硬化性樹脂や、加熱してもガスが発生しない材料を用いるのが好ましい。

本実施形態では、図２に示すように、被覆部１７ｂの内側に密閉材料１７ｄを充填するとともに、被覆部１７ｂの外側を熱収縮ラバー１７ｅ等で被覆することで密閉部１７ｃを形成している。そして、被覆部１７ｂの外側を長さ方向に適宜間隔をもって加圧して縮径部１７ｆを形成することにより、ハーネス１７の密閉部１７ｃがより密閉されるようにしている。また、真空引きによりハーネス１７内の空気を排除して密閉材料１７ｄを充填することによっても密閉部１７ｃを形成することができる。

また、本実施形態において密閉部１７ｃ、もしくは縮径部１７ｆの少なくとも一部をシーリングラバー１６内に形成するときは、縮径部１７ｆをケーシング８のかしめ部８ａによって形成することができる。この場合、かしめ部８ａによるシーリングラバー１６の中心部へ向かう押圧力が、密閉部１７ｃ、もしくは縮径部１７ｆに加わることで、密閉性を向上することができる。

ところで、酸素センサにおいては、ハーネス１７における芯線１７ａと被覆部１７ｂとの微小な隙間を介して外部と連通しており、かかる連通によって、ケーシング８の内部に酸素濃度検出に用いる基準大気が導入されるようになっている。

しかしながら、従来のようにハーネス１７の内部空隙を通気孔として利用すると、ハーネス１７の開放面が水で覆われた場合に毛細管現象により水がセンサ内部に侵入してセンサ特性が不良となってしまう。このため、現状では例えばケーシング８に通気構造を設け、それに排気ガスを透過させることで負圧の発生を抑えて水侵入を抑制していた。しかし、この方法にあっても、ハーネス１７の内部空隙が極めて小さいため、水の表面張力が透過させたガス圧に勝って毛細管現象による水の侵入を防ぐことができず、検出素子２の内部に水が侵入した場合には、センサ内部の酸素分圧が低下して基準極の酸素濃度が維持できなくなり、ひいては、センサ特性が不良となるおそれがあった。

そこで、高温と常温を繰り返す酸素センサ１の特性を利用し、与圧になった時に通気構造部からガス化した水が出て行くのを待ってセンサ特性を回復させていたが、その間、酸素濃度の検出ができなくなってしまう。

また、本実施形態のように、ハーネス１７に密閉部１７ｃを設け、ケーシング８内に導入される外気を遮断すれば、ハーネス１７の開放面が水で覆われた場合に毛細管現象により水がセンサ内部に侵入するのが抑制されるが、このように、ハーネス１７の内部の空隙を密閉してしまうと内部腐食に弱く、リッチ状態が継続すると内部酸素が不足することになってしまう。

そこで、本実施形態では、図１に示すように、酸素センサ１の外郭部材を構成したケーシング８に、外気を導入しつつ水の通過を遮断する通気構造部１００を設けた。

通気構造部１００は、図３に示すように、ケーシング８を密閉したシーリングラバー１６の中央部に、気体の通過を許容しつつ液体の通過を遮断する通気性のある通気棒１０１を液密に貫通させることにより構成している。このとき、通気棒１０１の材料としては、空気は浸透（通過）するが水は浸透しない（遮断する）程度の微細な気孔（例えば、最大５０μｍ以下）が形成されたものが用いられる。さらに、２００゜Ｃ以上の耐熱性が要求されるため、材料としては、例えば、ＰＴＦＥ樹脂やポリイミド樹脂などが用いられる。

このとき、上述した通気構造部１００の通気流量は、後述する実験から明らかなように、引き込み側に向けて５０ｋＰａで加圧した状態で５０ｃｃ／ｍｉｎ以上、かつ、対水圧を０．０８ｋｇ／ｃｍ^２以上とすることが好ましい。

まず、通気構造部１００の通気流量を求める実験方法を、図４〜図７によって説明する。

図４は、酸素センサの必要空気量を求める実験装置の説明図、図５は、酸素センサに水を注入する状態を示す説明図、図６は、センサ出力の回復特性を示す説明図、図７は、通気流量と出力回復時間との関係を示す説明図である。

図４に示すように、本実施形態にかかる通気流量実験は、酸素センサ１を排気管３０に取り付けて、酸素センサ１が検出した酸素濃度を計測器Ｍで計測して、その結果をコンピュータＣで処理するものである。

まず始めに、排気管３０を通過する排気ガス（λ＝０．９５）の温度を４００゜Ｃとし、１３Ｖのヒータを用い、センサ素子温度が３５０゜Ｃとなるように加熱する。

次に、かかる状態で約５分間放置し、出力が安定した後に図５に示すように酸素センサ１内部に水を注入する。この水注入は、酸素センサ１が作動している状態（出力中）で、直径０．５mm以下のシリンジ（注射器）Ｓでシーリングラバー１６から内部に強制的に水を０．５ｃｃ注入する。このときの水としては、蒸留水やイオン交換水が好ましく、また、水道水でもよい。

そして、センサ出力をモニターして、図６に示すように、センサ出力が回復するまでの時間を計測し、通気流量と出力回復時間との関係を、図７の試験結果から通気構造の流量別に確認する。図７によれば、５０ｃｃ／ｍｉｎ以上の流量では、１０分以内で出力回復することが理解される。

次に、センサ通気流量と負圧の関係を求める実験方法を、図８〜図１０によって説明する。

図８は、酸素センサの負圧量を求める実験装置の説明図、図９は、センサを水没させるための注水サイクルを示す説明図、図１０は、通気流量に対する排気温度と負圧量との関係を示す説明図である。

図８に示すように、負圧量実験は、排気管３０に取り付けた酸素センサ１を密閉容器Ｋで覆い、その密閉容器Ｋの上部に設けた注入口Ｉから注水して充満させた後、一定時間後に排出口Ｏから排水し、この時に発生する負圧値を圧力センサＰで計測して、その結果をコンピュータＣで処理するものである。

まず、排気管３０を通過する排気ガス（λ＝０．９５）の温度を９２０゜Ｃとし、１３Ｖのヒータで加熱し、センサ各部の温度が規定温度以上になるまで放置する。このとき、センサを保証最高温度の状態で晒して完全暖気する。

次に、図９に示すように、密閉容器Ｋにセンサが水没するまで注入口Ｉから水を注入し、１ｍｉｎ後に排出口Ｏから排水する。このときの水としては、蒸留水やイオン交換水が好ましく、また、水道水でもよい。

そして、この時のセンサ圧力をモニターして負圧量を計測する。なお、本実施形態では、この時に発生する負圧値をセンサ最大負圧と定義し、図１０に示すように、通気流量（引き込み側に向けて５０ｋＰａで加圧した状態における流量）との関係を計測している。その結果によれば、０．０８ｋｇ／ｃｍ^２以上の耐水性があれば、５０ｃｃ／ｍｉｎ以上の通気流量では水が侵入しないことが理解される。

次に、通気流量測定方法を図１１によって説明する。

図１１は、酸素センサのシーリングラバーに設けた通気構造部の通気流量の測定方法を示す要部断面図である。

図１１に示すように、通気流量測定は、酸素センサ１を通気構造部１００を境にして入力側密閉容器Ｋ１と出力側密閉容器Ｋ２とに封入し、入力側密閉容器Ｋ１に所定圧力（５０ｋＰａ）を印加した時に出力側密閉容器Ｋ２から排出されるガス量を流量計Ｑで計測するものである。

このとき、酸素センサ１の通気構造部分以外、例えばハーネス１７などを全て密閉しておく。また、実験室内の室温は２５±５゜Ｃとする。

次に、耐水性テスト方法を図１２によって説明する。

図１２は、酸素センサのシーリングラバーに設けた通気構造部の耐水性テストを示す要部断面図である。

図１２に示すように、耐水性テストは、酸素センサ１の通気構造部１００よりもセンサ本体側を密閉容器Ｋ３に封入し、通気棒１０１の引き込み側１０１ａに水０．５ｃｃを載せ、この状態で排出側となる密閉容器Ｋ３内を負圧で引き、その時に通気棒１０１の引き込み側１０１ａに載せた水が吸い込まれる圧力を計測するものである。

このとき、酸素センサ１の通気構造部分以外、例えばハーネス１７などを全て密閉しておく。また、実験室内の室温は２５±５゜Ｃとする。

以上の本実施形態によれば、酸素センサ１のハーネス１７に密閉部１７ｃを設けたので、ハーネス１７の開放面が水で覆われた場合にも、ハーネス１７の被覆部１７ｂと芯線１７ａとの間や芯線１７ａと芯線１７ａとの間に僅かに存在する空隙部が遮断されて長さ方向に連続しないため、水がケーシング８から検出素子２内に侵入するのを防止して良好なセンサ特性を維持することができる。

このとき、ハーネス１７の長さ方向の一部または全部における被覆部１７ｂと芯線１７ａとの隙間や芯線１７ａと芯線１７ａとの隙間を密閉材料１７ｄで密閉することで、密閉部１７ｃを形成したので、簡単にハーネス１７の内部の空隙部を遮断することができる。

さらに、密閉材料１７ｄを、ガラスコート材、エポキシ材またはセラミック接着剤としたので、ハーネス１７の被覆部１７ｂや芯線１７ａとの結着性を向上させて空隙部の遮断効果を高めることができる。また、ガラスコート材、エポキシ材やセラミック接着剤は、耐熱温度が２００゜Ｃ以上あり、加熱してもガスを発生しないので、高温となる排気ガスの酸素濃度検出用のセンサとして用いるのに適している。

さらにまた、酸素センサ１の端子６を密閉したケーシング８に通気構造部１００を設けたので、通気構造部１００によって外気をケーシング８の内方に導入しつつ水の通過を遮断することができる。これにより、検出素子２の酸素分圧を維持できるようになるため、センサ特性のさらなる向上を図ることができる。

このとき、通気構造部１００は、ケーシング８を密閉するシーリングラバー１６に通気棒１０１を液密に貫通させるだけで水の侵入を遮断しつつ外気をケーシング８の内方に導入できるようにしているため、構成の簡素化を図るとともに、コスト低減を図ることができる。

また、通気構造部１００の通気流量を、引き込み側に向けて５０ｋＰａで加圧した状態で５０ｃｃ／ｍｉｎ以上とするとともに、対水圧を０．０８ｋｇ／ｃｍ^２以上としたため、ケーシング８の内方に水が侵入するのをより確実に阻止することができる。

（第２実施形態）
図１３は、本実施形態にかかる酸素センサの通気構造部の拡大断面図である。なお、本実施形態にかかる酸素センサは、上記第１実施形態にかかる酸素センサと同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態における酸素センサ１Ａは、図１３に示すように、基本的に上記第１実施形態の酸素センサ１と同様であり、酸素センサ１Ａに、外気を導入しつつ水の通過を遮断する通気構造部１００Ａを設けた点が、上記第１実施形態と主に異なっている。

具体的には、外郭部材を構成するケーシング８のシーリングラバー１６を嵌着した側壁に開口部８ｅを形成するとともに、シーリングラバー１６に開口部８ｅに連通する通路１６ａを形成することによって、連通路１０２を形成し、当該連通路１０２に、気体の通過を許容しつつ液体の通過を遮断する防水透気性膜１０３を密閉して取り付けることにより通気構造部１００Ａを構成したことにある。

防水透気性膜１０３としては、例えば、商標名ゴアテックスなどがあり、これはポリテトラフルオロエチレンを延伸加工したフィルムとポリウレタンポリマーを複合化して形成され、気体は通過するが水分は遮断する微細孔が無数に形成されているものである。そして、防水透気性膜１０３は、当該防水透気性膜１０３をシーリングラバー１６の外周に巻き付けた状態で、そのシーリングラバー１６をケーシング８に圧入することにより取り付けられており、この防水透気性膜１０３が開口部８ｅと通路１６ａとの間を閉塞するようになっている。

なお、このときの防水透気性膜１０３の通気流量は、開口部８ｅの開口面積を予め調節することにより、引き込み側に向けて５０ｋＰａで加圧した状態で５０ｃｃ／ｍｉｎ以上、かつ、対水圧を０．０８ｋｇ／ｃｍ^２以上とすることが好ましい。

以上の本実施形態によれば、通気構造部１００Ａを、ケーシング８に設けた開口部８ｅに防水透気性膜１０３を密閉して取り付けることにより構成したので、防水透気性膜１０３が気体の通過を許容しつつ液体の通過を遮断できるため、通気構造部１００Ａの構成の簡素化を図ることができる。

以上、本発明にかかるガスセンサの好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限ることなく要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態を採用することができる。

例えば、ケーシングに新たに貫通口を形成し、その貫通口に通気構造部を形成してもよい。

１ 酸素センサ（ガスセンサ）
２ 検出素子（センサ本体部）
６ 端子（出力部）
８ ケーシング（外郭部材）
１６ シーリングラバー（弾性栓）
１７ ハーネス
１７ａ 芯線
１７ｂ 被覆部
１７ｃ 密閉部
１７ｄ 密閉材料
１００、１００Ａ 通気構造部
１０１ 通気棒
１０２ 連通路
１０３ 防水透気性膜

Claims (5)

1. 特定の気体濃度を検出するセンサ本体部と、
   前記センサ本体部を収納し当該センサ本体部の出力部を密閉する外郭部材と、
   前記外郭部材の内外を液密に貫通して前記センサ本体部の出力部に電気的に接続されるハーネスと、を備えたガスセンサにおいて、
   前記ハーネスに、当該ハーネスの内部に形成される空隙部がハーネスの長さ方向に連続するのを遮断した密閉部が形成されていることを特徴とするガスセンサ。
2. 前記密閉部は、前記ハーネスの長さ方向の一部または全部において、被覆部と芯線との隙間や芯線と芯線との隙間を密閉材料で密閉することで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. 前記外郭部材の前記出力部を密閉した部分には、外気を導入しつつ水の通過を遮断する通気構造部が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. 前記通気構造部は、前記外郭部材を密閉する弾性栓と、当該弾性栓に液密に貫通され気体の通過を許容しつつ液体の通過を遮断する通気性のある通気棒と、を備えることを特徴とする請求項３に記載のガスセンサ。
5. 前記通気構造部は、前記外郭部材に設けた連通路と、当該連通路を密閉するように取り付けられ気体の通過を許容しつつ液体の通過を遮断する防水透気性膜と、を備えることを特徴とする請求項３に記載のガスセンサ。

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