JP7024696B2

JP7024696B2 - ガスセンサ

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Description

本発明は、大気が内部に導入されるよう構成されたガスセンサに関する。

ガスセンサは、例えば、車両に搭載された内燃機関（エンジン）から排気される排ガスを検出対象ガスとして、検出対象ガスに含まれる酸素、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の検出、又は排ガスの空燃比の検出などに用いられる。また、ガスセンサにおいては、センサ素子を構成する固体電解質体に設けられた電極に、検出対象ガスを参照する基準となる大気が取り込まれる。

ガスセンサは、内燃機関の排気管等に取り付けられており、排気管等の周辺に存在する大気中には、車両のエンジンルーム等から発生する種々の物質が含まれることがある。この大気中の物質としては、例えば、ゴム、ホース、コーキング、シーリング、オイル、防錆剤、潤滑剤等から発生したＳｉ（シリコン）、Ｓ（硫黄）等がある。

そして、Ｓｉ等の物質が大気中に混ざって、ガスセンサ内に取り込まれたときには、この物質は、大気に晒される電極を劣化させる被毒物質となるおそれがある。電極が被毒物質によって劣化したときには、センサ素子の性能が十分に発揮されず、ガスセンサの検出精度、応答性等を低下させるおそれがある。

従来のガスセンサにおいては、ガスセンサ内に大気を導入する大気カバーの導入口に、大気を通過させる一方、水を通過させないフィルタが設けられている。また、特許文献１においては、常温常湿環境下において被毒ガスを吸着する第１フィルタ部と、高温高湿環境下において被毒ガスを吸着する第２フィルタ部とを有するガスセンサ用フィルタについて開示されている。

特開２０１５－１３５２７０号公報

従来のガスセンサの大気カバーにおいて用いられるフィルタは、被毒物質（被毒ガス）を透過させない性質は有していない。つまり、従来のガスセンサにおいては、大気中に含まれる被毒物質から、大気に晒される電極を保護する工夫はなされていない。

一方、特許文献１に記載されたガスセンサ用フィルタは、排ガス等の検出対象ガスが通過する経路に設けられる。つまり、このガスセンサ用フィルタは、検出対象ガスに晒される電極を、検出対象ガスに含まれる被毒物質から保護するものである。

そのため、大気に晒される電極を、水及び被毒物質から保護するためには、更なる工夫が必要とされる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、センサ素子の、大気に晒される電極を、水及び被毒物質から保護することができるガスセンサを提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、検出対象ガス（Ｇ）に晒される検知部（２１）及び大気（Ａ）が導入される大気導入部（３６１）を有するセンサ素子（２）と、
第１大気カバー（４６Ａ）と、
前記第１大気カバーの外周に重なって前記第１大気カバーに加締められ、前記センサ素子に大気を導入する通気口（４６１）が形成された第２大気カバー（４６Ｂ）と、を備え、
前記第１大気カバーと前記第２大気カバーとの間であって、前記通気口と前記大気導入部との間の大気経路（４６０）には、前記通気口を覆う状態で、二層大気フィルタ（５）が挟持されており、
前記二層大気フィルタは、大気中の水を撥水又は捕獲する機能を有するシート状の第１フィルタ部（５１）と、大気中の被毒物質を吸着又は捕獲する機能を有するシート状の第２フィルタ部（５２）とが一体的に積層されて形成されている、ガスセンサ（１）にある。
本発明の他の態様は、検出対象ガス（Ｇ）に晒される検知部（２１）及び大気（Ａ）が導入される大気導入部（３６１）を有するセンサ素子（２）と、
第１大気カバー（４６Ａ）と、
前記第１大気カバーの外周に重なって前記第１大気カバーに加締められ、前記センサ素子に大気を導入する通気口（４６１）が形成された第２大気カバー（４６Ｂ）と、を備え、
前記第１大気カバーと前記第２大気カバーとの間であって、前記通気口と前記大気導入部との間の大気経路（４６０）には、前記通気口を覆う状態で、二層大気フィルタ（５）が挟持されており、
前記二層大気フィルタは、
大気中の水を撥水又は捕獲する機能を有するシート状の第１フィルタ部（５１）と、
前記第１フィルタ部内に分散して配置され、大気中の被毒物質を吸着又は捕獲する機能を有するシート状の第２フィルタ部（５２）と、によって形成されている、ガスセンサ（１）にある。

前記各態様のガスセンサにおいては、大気カバー内における、通気口と大気導入部との間の大気経路に、２種類のフィルタ部が設けられている。この２種類のフィルタ部は、大気中の水を撥水又は捕獲する機能を有する第１フィルタ部と、大気中の被毒物質を吸着又は捕獲する機能を有する第２フィルタ部とによって構成されている。

そして、ガスセンサの周辺の大気に水が含まれる場合であっても、この水を第１フィルタ部によって撥水又は捕獲することができる。これにより、水がセンサ素子の大気導入部まで進入することを防止することができ、センサ素子の、大気に晒される電極を被水から保護することができる。

また、ガスセンサの周辺の大気に、センサ素子の電極（触媒）を被毒させるおそれがある、Ｓｉ（ケイ素）、Ｓ（硫黄）、Ｓｉ又はＳの化合物等の被毒物質が含まれる場合であっても、この被毒物質を第２フィルタ部によって吸着又は捕獲することができる。これにより、被毒物質がセンサ素子の大気導入部まで進入することを防止することができ、センサ素子の、大気に晒される電極が被毒されることを防止することができる。

なお、第１フィルタ部及び第２フィルタ部は、いずれも酸素、窒素等の気体を透過させる性質を有する。Ｓｉがシリコーン（ケイ素含有樹脂）等を構成する場合には、これが気体である被毒物質として存在することもある。この場合には、第２フィルタ部は、大気中における被毒物質となり得る気体も吸着又は捕獲する機能を有することが好ましい。

また、第１フィルタ部及び第２フィルタ部は、互いに密着して積層された積層状態、互いに離れて配置された分離状態、又はいずれか一方が他方の内部に配置された、もしくは両方が混在する混合状態としての種々の形態を有することができる。

第１フィルタ部及び第２フィルタ部は、いずれが通気口に近い位置に配置されていてもよい。換言すれば、大気は、第１フィルタ部を通過した後に第２フィルタ部を通過することができ、第２フィルタ部を通過した後に第１フィルタ部を通過することもできる。ただし、被毒物質の大きさに比べて水滴等の大きさの方が大きく、第１フィルタ部を通過した後に第２フィルタ部を大気が通過するようにした方がよい。

以上のように、前記各態様のガスセンサによれば、センサ素子の、大気に晒される電極を、水及び被毒物質から保護することができる。

なお、本発明の一態様において示す各構成要素のカッコ書きの符号は、実施形態における図中の符号との対応関係を示すが、各構成要素を実施形態の内容のみに限定するものではない。

実施形態１にかかる、ガスセンサの断面を示す説明図。実施形態１にかかる、ガスセンサの一部の断面を拡大して示す説明図。実施形態１にかかる、センサ素子の断面を示す説明図。実施形態１にかかる、センサ素子を示す、図３のIV－IV断面図。実施形態１にかかる、センサ素子を示す、図３のV－V断面図。実施形態２にかかる、ガスセンサの断面を示す説明図。実施形態２にかかる、ガスセンサの断面の一部を拡大して示す説明図。実施形態３にかかる、ガスセンサの一部の断面を拡大して示す説明図。実施形態３にかかる、他のガスセンサの一部の断面を拡大して示す説明図。実施形態３にかかる、第１フィルタ部及び第２フィルタ部の断面を示す説明図。実施形態３にかかる、他の第１フィルタ部及び第２フィルタ部の断面を示す説明図。実施形態４にかかる、センサ素子の断面を示す説明図。実施形態４にかかる、センサ素子を示す、図１２のXIII－XIII断面図。

前述したガスセンサにかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
本形態のガスセンサ１は、図１及び図２に示すように、検出対象ガスＧに晒される検知部２１及び大気Ａが導入される大気導入部３６１を有するセンサ素子２と、センサ素子２に導入される大気Ａが通気口４６１を介して取り込まれる大気カバー４６とを備える。大気カバー４６内における、通気口４６１と大気導入部３６１との間の大気経路４６０には、大気Ａ中の水を撥水する機能を有する第１フィルタ部５１と、大気Ａ中の被毒物質を吸着する機能を有する第２フィルタ部５２とが設けられている。本形態の第１フィルタ部５１と第２フィルタ部５２とは、互いに積層されて、一体型の二層大気フィルタ５として形成されている。

本形態のセンサ素子２は、図３～図５に示すように、板状の固体電解質体３１と、固体電解質体３１の第１主面３０１に設けられた、検出対象ガスＧに晒される検出電極３１１と、固体電解質体３１の第２主面３０２に設けられた、大気Ａに晒される大気電極３１２と、検出電極３１１を収容する状態で固体電解質体３１の第１主面３０１に隣接して形成された、拡散抵抗部３２を介して検出対象ガスＧが導入されるガス室３５と、大気電極３１２を収容する状態で固体電解質体３１の第２主面３０２に隣接して形成された大気ダクト３６とを有する。大気導入部３６１は、大気ダクト３６の後端開口部によって構成されている。

以下に、本形態のガスセンサ１について詳説する。
（ガスセンサ１）
図１に示すように、ガスセンサ１は、車両の内燃機関（エンジン）の排気管７の取付口７１に配置され、排気管７を流れる排ガスを検出対象ガスＧとして、検出対象ガスＧにおける酸素濃度等を検出するために用いられる。ガスセンサ１は、排ガスにおける酸素濃度、未燃ガス濃度等に基づいて、内燃機関における空燃比を求める空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）として用いることができる。また、ガスセンサ１は、空燃比センサ以外にも、酸素濃度を求める種々の用途として用いることができる。

排気管７には、排ガス中の有害物質を浄化するための触媒が配置されており、ガスセンサ１は、排気管７における排ガスの流れ方向において、触媒の上流側又は下流側のいずれに配置することもできる。また、ガスセンサ１は、排ガスを利用して内燃機関が吸入する空気の密度を高める過給機の吸入側の配管に配置することもできる。また、ガスセンサ１を配置する配管は、内燃機関から排気管７に排気される排ガスの一部を、内燃機関の吸気管に再循環させる排気再循環機構における配管とすることもできる。

空燃比センサは、理論空燃比と比べて空気に対する燃料の割合が多い燃料リッチの状態から、理論空燃比と比べて空気に対する燃料の割合が少ない燃料リーンの状態まで定量的に連続して空燃比を検出することができるものである。空燃比センサにおいては、拡散抵抗部（拡散律速部）３２によって、ガス室３５へ導かれる検出対象ガスＧの拡散速度が絞られる際に、検出電極３１１と大気電極３１２との間に、酸素イオン（Ｏ^2-）の移動量に応じた電流が出力される限界電流特性を示すための所定の電圧が印加される。

空燃比センサにおいて、燃料リーン側の空燃比を検出する際には、検出対象ガスＧに含まれる酸素が、イオンとなって検出電極３１１から固体電解質体３１を介して大気電極３１２へ移動する際に生じる電流を検出する。また、空燃比センサにおいて、燃料リッチ側の空燃比を検出する際には、検出対象ガスＧに含まれる未燃ガス（炭化水素、一酸化炭素、水素等）を反応させるために、大気電極３１２から固体電解質体３１を介して検出電極３１１へイオンとなった酸素が移動し、未燃ガスと酸素とが反応する際に生じる電流を検出する。

空燃比センサにおいて検出する空燃比が、例えば、Ａ／Ｆ１０（空気質量／燃料質量が１０である場合）以下等の、より燃料リッチ側の空燃比になるときには、大量の未燃ガスを燃焼させるために、大気電極３１２から固体電解質体３１を介して検出電極３１１へ、十分な量の酸素を移動させることが必要になる。この場合に、大気電極３１２に被毒物質が付着すること又は大気電極３１２が水によって酸化することによって、大気電極３１２が劣化した状態にあると、大気電極３１２における酸素分子を分解しイオン化する触媒性能が低下し、大気電極３１２から固体電解質体３１を介して検出電極３１１へ十分な酸素イオンを送り込むことが難しくなる。これにより、大気電極３１２の活性低下によって、燃料リッチ側の空燃比の検出性能が低下する。

また、大気カバー４６の通気口４６１から大気カバー４６内に気体状の被毒物質が侵入すると、被毒物質が侵入した分、センサ素子２の大気導入部３６１に導入される大気Ａの酸素分圧が低下することになる。また、被毒物質は、大気カバー４６内において気体状の酸化物となって、大気導入部３６１に導入される大気Ａの酸素分圧を低下させることも想定される。大気カバー４６内の酸素分圧の低下が生じると、大気電極３１２へ十分な酸素を供給できなくなるおそれがある。そのため、大気カバー４６内における気体状の被毒物質又は気体状の被毒物質の酸化物の存在によって、燃料リッチ側の空燃比の検出性能が低下する。

一方、本形態のガスセンサ１においては、第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２によって、大気カバー４６内、特に大気導入部３６１への被毒物質及び水の侵入が防止される。これにより、大気電極３１２に、被毒物質の付着又は水による酸化がほとんど発生せず、大気電極３１２における触媒性能が低下しにくくすることができる。また、第２フィルタ部５２により、大気カバー４６内、特に大気導入部３６１における酸素分圧の低下が生じにくくすることができる。そのため、燃料リッチ側の空燃比の検出性能の低下を抑制することができる。

（他のガスセンサ１）
ガスセンサ１は、空燃比センサとする以外にも、検出対象ガスＧの組成から求められるエンジンの空燃比が、理論空燃比に対して燃料リッチ側にあるのか燃料リーン側にあるのかをＯＮ－ＯＦＦで判別する酸素センサとしてもよい。酸素センサにおいては、大気Ａと検出対象ガスＧとの酸素濃度の差によって、大気電極３１２と検出電極３１１との間に生じる起電力が検出され、この起電力が所定の閾値を超えているか否かのセンサ出力が出力される。ガスセンサ１を酸素センサとして用いる場合には、第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２を用いることにより、酸素濃度の検出性能の低下を抑制することができる。

また、ガスセンサ１は、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の特定ガス成分の濃度を検出するセンサとしてもよい。ＮＯｘセンサにおいては、検出電極３１１に接触する検出対象ガスＧの流れの上流側に、電圧の印加によって検出電極３１１から大気電極３１２へ酸素をポンピングするポンプ電極が配置される。大気電極３１２はポンプ電極に対して固体電解質体３１を介して対向する位置にも形成される。ガスセンサ１をＮＯｘセンサとして用いる場合には、第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２を用いることにより、ＮＯｘ濃度の検出性能の低下を抑制することができる。

（センサ素子２）
図３～図５に示すように、本形態のセンサ素子２は、長尺の長方形状に形成されており、固体電解質体３１、一対の電極としての検出電極３１１及び大気電極３１２、第１絶縁体３３Ａ、第２絶縁体３３Ｂ、ガス室３５、大気ダクト３６及び発熱体３４を備える。センサ素子２は、固体電解質体３１に、絶縁体３３Ａ，３３Ｂ及び発熱体３４が積層された積層タイプのものである。

本形態において、センサ素子２の長尺方向Ｌとは、センサ素子２が長尺形状に延びる方向のことをいう。また、長尺方向Ｌに直交し、固体電解質体３１と絶縁体３３Ａ，３３Ｂとが積層された方向、換言すれば、固体電解質体３１、絶縁体３３Ａ，３３Ｂ及び発熱体３４が積層された方向を、積層方向Ｄという。また、長尺方向Ｌと積層方向Ｄとに直交する方向を、幅方向Ｗという。また、センサ素子２の長尺方向Ｌにおいて、検知部２１が形成された側を先端側Ｌ１といい、先端側Ｌ１の反対側を後端側Ｌ２という。

（固体電解質体３１、検出電極３１１及び大気電極３１２）
図３及び図４に示すように、固体電解質体３１は、所定の活性温度において、酸素イオン（Ｏ^2-）の伝導性を有するものである。検出電極３１１は、固体電解質体３１における、検出対象ガスＧが接触する第１主面３０１に設けられており、大気電極３１２は、固体電解質体３１における、大気Ａが接触する第２主面３０２に設けられている。検出電極３１１と大気電極３１２とは、センサ素子２の長尺方向Ｌの先端側Ｌ１の部位において、固体電解質体３１を介して互いに対向している。センサ素子２の長尺方向Ｌの先端側Ｌ１の部位には、検出電極３１１及び大気電極３１２と、これらの電極３１１，３１２の間に挟まれた固体電解質体３１の部分とによる検知部２１が形成されている。第１絶縁体３３Ａは、固体電解質体３１の第１主面３０１に積層されており、第２絶縁体３３Ｂは、固体電解質体３１の第２主面３０２に積層されている。

固体電解質体３１は、ジルコニア系酸化物からなり、ジルコニアを主成分とし（５０質量％以上含有し）、希土類金属元素又はアルカリ土類金属元素によってジルコニアの一部を置換させた安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアからなる。固体電解質体３１を構成するジルコニアの一部は、イットリア、スカンジア又はカルシアによって置換することができる。

検出電極３１１及び大気電極３１２は、酸素に対する触媒活性を示す貴金属としての白金、及び固体電解質体３１との共材としてのジルコニア系酸化物を含有している。共材は、固体電解質体３１にペースト状の電極材料を印刷（塗布）して両者を焼結する際に、電極材料によって形成される検出電極３１１及び大気電極３１２と固体電解質体３１との結合強度を維持するためのものである。

図３に示すように、検出電極３１１及び大気電極３１２には、これらの電極３１１，３１２をガスセンサ１の外部と電気接続するための電極リード部３１３が接続されており、この電極リード部３１３は、長尺方向Ｌの後端側Ｌ２の部位まで引き出されている。

（ガス室３５）
図３及び図４に示すように、固体電解質体３１の第１主面３０１には、第１絶縁体３３Ａと固体電解質体３１とに囲まれたガス室３５が隣接して形成されている。ガス室３５は、第１絶縁体３３Ａにおける、検出電極３１１を収容する位置に形成されている。ガス室３５は、第１絶縁体３３Ａと拡散抵抗部３２と固体電解質体３１とによって閉じられた空間部として形成されている。排気管７内を流れる排ガスである検出対象ガスＧは、拡散抵抗部３２を通過してガス室３５内に導入される。

（拡散抵抗部３２）
本形態の拡散抵抗部３２は、ガス室３５の長尺方向Ｌの先端側Ｌ１に隣接して形成されている。拡散抵抗部３２は、第１絶縁体３３Ａにおいて、ガス室３５の長尺方向Ｌの先端側Ｌ１に隣接して開口された導入口内に配置されている。拡散抵抗部３２は、アルミナ等の多孔質の金属酸化物によって形成されている。ガス室３５に導入される検出対象ガスＧの拡散速度（流量）は、検出対象ガスＧが拡散抵抗部３２における気孔を透過する速度が制限されることによって決定される。

拡散抵抗部３２は、ガス室３５の幅方向Ｗの両側に隣接して形成してもよい。この場合には、拡散抵抗部３２は、第１絶縁体３３Ａにおいて、ガス室３５の幅方向Ｗの両側に隣接して開口された導入口内に配置される。なお、拡散抵抗部３２は、多孔質体を用いて形成する以外にも、ガス室３５に連通された小さな貫通穴であるピンホールを用いて形成することもできる。

（大気ダクト３６）
図３～図５に示すように、固体電解質体３１の第２主面３０２には、第２絶縁体３３Ｂと固体電解質体３１とに囲まれた大気ダクト３６が隣接して形成されている。大気ダクト３６は、第２絶縁体３３Ｂにおける、大気電極３１２を収容する位置からセンサ素子２の後端位置まで形成されている。センサ素子２の長尺方向Ｌの後端位置には、大気ダクト３６の大気導入部３６１としての後端開口部が形成されている。大気ダクト３６は、後端開口部から固体電解質体３１を介してガス室３５と対向する位置まで形成されている。大気ダクト３６には、後端開口部から大気Ａが導入される。

大気ダクト３６における、長尺方向Ｌに直交する断面の断面積は、ガス室３５における、長尺方向Ｌに直交する断面の断面積よりも大きい。また、大気ダクト３６の積層方向Ｄの厚み（幅）は、ガス室３５の積層方向Ｄの厚み（幅）よりも大きい。大気ダクト３６の断面積、厚み、体積等が、ガス室３５の断面積、厚み、体積等よりも大きいことにより、検出電極３１１における未燃ガスを反応させるための、大気Ａ中の酸素を、大気ダクト３６から検出電極３１１へ十分に供給することができる。

（発熱体３４）
図３～図５に示すように、発熱体３４は、大気ダクト３６を形成する第２絶縁体３３Ｂ内に埋設されており、通電によって発熱する発熱部３４１と、発熱部３４１に繋がる発熱体リード部３４２とを有する。発熱部３４１は、固体電解質体３１と各絶縁体３３Ａ，３３Ｂとの積層方向Ｄにおいて、少なくとも一部が検出電極３１１及び大気電極３１２に重なる位置に配置されている。

また、発熱体３４は、通電によって発熱する発熱部３４１と、発熱部３４１の、長尺方向Ｌの後端側Ｌ１に繋がる一対の発熱体リード部３４２とを有する。発熱部３４１は、直線部分及び曲線部分によって蛇行する線状の導体部によって形成されている。本形態の発熱部３４１の直線部分は、長尺方向Ｌに平行に形成されている。発熱体リード部３４２は、直線状の導体部によって形成されている。発熱部３４１の単位長さ当たりの抵抗値は、発熱体リード部３４２の単位長さ当たりの抵抗値よりも大きい。発熱体リード部３４２は、長尺方向Ｌの後端側Ｌ２の部位まで引き出されている。発熱体３４は、導電性を有する金属材料を含有している。

本形態の発熱部３４１は、発熱体３４における長尺方向Ｌの先端側Ｌ１の位置において、長尺方向Ｌに蛇行する形状に形成されている。なお、発熱部３４１は、幅方向Ｗに蛇行して形成されていてもよい。発熱部３４１は、長尺方向Ｌに直交する積層方向Ｄにおいて、検出電極３１１及び大気電極３１２に対向する位置に配置されている。発熱体リード部３４２からの通電によって発熱部３４１が発熱することにより、検出電極３１１、大気電極３１２、及び固体電解質体３１における、各電極３１１，３１２の間に挟まれた部分が目標とする温度に加熱される。

発熱部３４１の断面積は、発熱体リード部３４２の断面積よりも小さく、発熱部３４１の単位長さ当たりの抵抗値は、発熱体リード部３４２の単位長さ当たりの抵抗値よりも高い。この断面積とは、発熱部３４１及び発熱体リード部３４２が延びる方向に直交する面の断面積のことをいう。そして、一対の発熱体リード部３４２に電圧が印加されると、発熱部３４１がジュール熱によって発熱し、この発熱によって、検知部２１の周辺が加熱される。

（絶縁体３３Ａ，３３Ｂ）
図３及び図４に示すように、第１絶縁体３３Ａは、ガス室３５を形成するものであり、第２絶縁体３３Ｂは、大気ダクト３６を形成するとともに発熱体３４を埋設するものである。第１絶縁体３３Ａ及び第２絶縁体３３Ｂは、アルミナ（酸化アルミニウム）等の金属酸化物によって形成されている。各絶縁体３３Ａ，３３Ｂは、検出対象ガスＧ又は大気Ａが透過することができない緻密体として形成されており、各絶縁体３３Ａ，３３Ｂには、気体が通過することができる気孔がほとんど形成されていない。

（多孔質層３７）
図１に示すように、センサ素子２の長尺方向Ｌの先端側Ｌ１の部位の全周には、検出電極３１１に対する被毒物質、排気管７内に生じる凝縮水等を捕獲するための多孔質層３７が設けられている。多孔質層３７は、アルミナ等の多孔質のセラミックス（金属酸化物）によって形成されている。多孔質層３７の気孔率は、拡散抵抗部３２の気孔率よりも大きく、多孔質層３７を透過することができる検出対象ガスＧの流量は、拡散抵抗部３２を透過することができる検出対象ガスＧの流量よりも多い。

（ガスセンサ１の他の構成）
図１に示すように、ガスセンサ１は、センサ素子２の他に、センサ素子２を保持する第１インシュレータ４２、第１インシュレータ４２を保持するハウジング４１、第１インシュレータ４２に連結された第２インシュレータ４３、第２インシュレータ４３に保持されてセンサ素子２に接触する接点端子４４を備える。また、ガスセンサ１は、ハウジング４１の先端側Ｌ１の部分に装着されてセンサ素子２の先端側部分を覆う素子カバー４５、ハウジング４１の後端側Ｌ２の部分に装着されて第２インシュレータ４３、接点端子４４等を覆う大気カバー４６、接点端子４４に繋がるリード線４８を大気カバー４６に保持するためのブッシュ４７等を備える。

センサ素子２の先端側部分及び素子カバー４５は、内燃機関の排気管７内に配置される。素子カバー４５には、検出対象ガスＧとしての排ガスを通過させるためのガス通過孔４５１が形成されている。素子カバー４５は、二重構造のものとすることができ、一重構造のものとすることもできる。素子カバー４５のガス通過孔４５１から素子カバー４５内に流入する検出対象ガスＧとしての排ガスは、センサ素子２の多孔質層３７及び拡散抵抗部３２を通過して検出電極３１１へと導かれる。

接点端子４４は、検出電極３１１及び大気電極３１２の各電極リード部３１３、発熱体３４の発熱体リード部３４２のそれぞれに接続されるよう、第２インシュレータ４３に複数配置されている。また、リード線４８は、接点端子４４のそれぞれに接続されている。

ガスセンサ１におけるリード線４８は、ガスセンサ１におけるガス検出の制御を行うセンサ制御装置６に電気接続される。センサ制御装置６は、エンジンにおける燃焼運転を制御するエンジン制御装置と連携してガスセンサ１における電気制御を行うものである。センサ制御装置６には、検出電極３１１と大気電極３１２との間に流れる電流を測定する測定回路６１、検出電極３１１と大気電極３１２との間に電圧を印加する印加回路６２、発熱体３４に通電を行うための通電回路等が形成されている。なお、センサ制御装置６は、エンジン制御装置内に構築してもよい。

（大気カバー４６及び二層大気フィルタ５）
図１及び図２に示すように、大気カバー４６は、内燃機関の排気管７の外部に配置される。本形態のガスセンサ１は、車載用のものであり、排気管７が配置された車両ボディは、内燃機関（エンジン）が配置されたエンジンルームに繋がっている。そして、大気カバー４６の周辺には、エンジンルームにおける種々のゴム、樹脂、潤滑剤等から発生したガスが、大気Ａに混合されて流れる。

エンジンルーム等において発生する被毒物質には、例えば、Ｓｉ（ケイ素）、Ｓ（硫黄）等がある。Ｓｉは、ＳｉＯ₂（二酸化ケイ素）、シリケート（ケイ酸塩）等の形態で存在することもある。被毒物質とは、大気電極３１２に付着して、大気電極３１２の性能を劣化させる性質を有する物質のことをいう。また、排ガスには、検出電極３１１を被毒させるおそれがある物質が含まれることがある。この場合には、検出対象ガスＧとしての排ガスに含まれる被毒物質は、例えば、センサ素子２の表面に設けられた多孔質層３７によって捕獲される。

図２に示すように、本形態の大気カバー４６は、ハウジング４１に取り付けられた第１大気カバー４６Ａと、第１大気カバー４６Ａとの間に二層大気フィルタ５を挟持する第２大気カバー４６Ｂとによって構成されている。第１大気カバー４６Ａ及び第２大気カバー４６Ｂは、円筒状に形成されている。第２大気カバー４６Ｂは、第１大気カバー４６Ａの外周に重なって第１大気カバー４６Ａに加締められている。大気カバー４６内に大気Ａを取り込むための通気口４６１は、第２大気カバー４６Ｂの側面に、貫通する状態で形成されている。通気口４６１は、円筒状の第２大気カバー４６Ｂの周方向の複数箇所に形成されている。

また、第１大気カバー４６Ａと第２大気カバー４６Ｂの基端部との間には大気経路４６０が形成されている。本形態の二層大気フィルタ５は、第１大気カバー４６Ａと第２大気カバー４６Ｂとの間に挟持されるとともに、第２大気カバー４６Ｂとブッシュ４７との間にも挟持されている。

二層大気フィルタ５は、シート状の第１フィルタ部５１とシート状の第２フィルタ部５２とが重なって一体化された、シート状フィルタとして形成されている。本形態の二層大気フィルタ５は、円筒状に丸められて第１大気カバー４６Ａと第２大気カバー４６Ｂとの間に挟持されている。

二層大気フィルタ５は、第２大気カバー４６Ｂの内周面（内側面）に、第２大気カバー４６Ｂの内周側から通気口４６１を覆う状態で配置されている。センサ素子２における、大気ダクト３６の大気導入部３６１としての後端開口部は、大気カバー４６内の空間に開放されている。本形態の大気経路４６０は、大気カバー４６内の空間の全体として形成されている。そして、第２大気カバー４６Ｂにおける、通気口４６１の周囲の内周面に、二層大気フィルタ５が配置されることにより、大気経路４６０に流れる大気Ａが必ず二層大気フィルタ５を通過する。

第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２は、シート状に形成する以外にも、種々の三次元形状に形成することができる。例えば、第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２は、ブロック状に形成することもできる。また、第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２は、第１大気カバー４６Ａと第２大気カバー４６Ｂとの間の空間を充填する繊維状、粒子状等の形態を有していてもよい。

大気経路４６０は、大気カバー４６内の一部として形成されていてもよい。また、大気経路４６０には、通気口４６１に対向する位置であれば、大気カバー４６の外部も含むこととする。そして、二層大気フィルタ５は、大気カバー４６の外側から通気口４６１に対向する位置に配置されていてもよい。また、二層大気フィルタ５は、大気経路４６０のいずれかの位置に配置されていればよい。ただし、二層大気フィルタ５を通気口４６１に近い位置に配置することにより、大気カバー４６内への水及び被毒物質の侵入を効果的に防止することができる。

第１フィルタ部５１は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の樹脂、ガラス繊維等によって構成することができる。第１フィルタ部５１を樹脂によって形成する場合には、第１フィルタ部５１には、空気が通過可能な多数の気孔が形成される。第１フィルタ部５１を繊維によって形成する場合には、第１フィルタ部５１には、空気が通過可能な隙間が形成される。また、第１フィルタ部５１は、水を弾く撥水性を有し、大気Ａ中に含まれる水滴は、第１フィルタ部５１によって弾かれる。

第２フィルタ部５２は、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、メソポーラスシリカ、イオン交換膜、カーボンナノチューブ等によって構成することができる。第２フィルタ部５２には、空気が通過可能な多数の気孔が形成される。第２フィルタ部５２における多数の気孔は、第２フィルタ部５２が水滴よりも小さな被毒物質を吸着するために、第１フィルタ部５１における多数の気孔よりも小さくすることができる。この第２フィルタ部５２及び第１フィルタ部５１における気孔の大きさは、平均値として表すことができる。そして、第２フィルタ部５２における多数の気孔の大きさの平均値は、第１フィルタ部５１における多数の気孔の大きさの平均値よりも小さくすることができる。

本形態の第１フィルタ部５１は、第２フィルタ部５２に対して、大気経路４６０における大気Ａの流れの上流側に配置されている。そして、大気カバー４６の外部から内部へは、第１フィルタ部５１によって水が除かれるとともに第２フィルタ部５２によって被毒物質が除かれた大気（空気）Ａが取り込まれる。

第１フィルタ部５１を、第２フィルタ部５２に対して大気Ａの流れの上流側に配置することにより、第２フィルタ部５２に水が接触しないようにすることができる。これにより、大気カバー４６内に取り込まれる大気Ａにおける水及び被毒物質の除去を効果的に行うことができる。

被毒物質は、気体、液体、固体の各形態で大気Ａ中に混在する場合が考えられる。そして、大気Ａ中に混在する被毒物質の一部は、第１フィルタ部５１に形成された気孔、隙間等によって捕獲されると考えられる。ただし、大気カバー４６内に取り込まれる大気Ａにおける被毒物質のほとんどを除去するためには、第２フィルタ部５２が必要となる。そして、第２フィルタ部５２による被毒物質の吸着性能又は捕獲性能が第１フィルタ部５１による被毒物質の捕獲性能よりも高いためには、第２フィルタ部５２の単位質量当たりの表面積である比表面積は、第１フィルタ部５１の単位質量当たりの表面積である比表面積よりも大きいことが好ましい。

また、第２フィルタ部５２の比表面積を第１フィルタ部５１の比表面積よりも大きくするためには、第２フィルタ部５２における多数の気孔の大きさを第１フィルタ部５１における多数の気孔の大きさよりも小さくし、かつ第２フィルタ部５２における気孔率を第１フィルタ部５１における気孔率よりも大きくすることができる。気孔率は、第１フィルタ部５１又は第２フィルタ部５２における、単位体積当たりに占める気孔の体積の割合として表すことができる。

第１フィルタ部５１の比表面積は、０．１～５０ｍ²／ｇとすることができ、第２フィルタ部５２の比表面積は、５～４０００ｍ²／ｇとすることができる。第１フィルタ部５１は、水を撥水する性質を有するために、比表面積が小さくてもよく、第２フィルタ部５２は、被毒物質を吸着する性質を有するために、第１フィルタ部５１よりも比表面積が大きいことが好ましい。第１フィルタ部５１の比表面積は、１～２０ｍ²／ｇとすることがより好ましく、第２フィルタ部５２の比表面積は、１０～２５００ｍ²／ｇとすることがより好ましい。第１フィルタ部５１の比表面積を０．１ｍ²／ｇ未満又は５０ｍ²／ｇ超過にすることは製造上難しい。また、第２フィルタ部５２の比表面積を５ｍ²／ｇ未満又は４０００ｍ²／ｇ超過にすることは製造上難しい。

各フィルタ部５１，５２の比表面積は、例えば、ＢＥＴ吸着等温式法等のガス吸着法によって測定することができる。ガス吸着法においては、各フィルタ部５１，５２における隙間、気孔等の表面の全体に気体分子等が吸着される現象を利用し、この気体分子等の量を測定することによって比表面積を求めることができる。また、各フィルタ部５１，５２の比表面積は、透過法によって測定することもできる。透過法においては、各フィルタ部５１，５２における隙間、気孔等に流体を流し、流体の流れにくさに基づいて比表面積を求めることができる。

また、第２フィルタ部５２の外部表面積は、第１フィルタ部５１の外部表面積よりも大きい。外部表面積とは、各フィルタ部５１，５２の外表面として最も外側に現れた表面の表面積のことをいう。

第１フィルタ部５１による撥水機能は、第１フィルタ部５１の表面に吸着する水を粗大化させて、この水を第１フィルタ部５１の表面に留め、この水が第１フィルタ部５１内へ浸透することを防止する機能とすることができる。また、第１フィルタ部５１による水の捕獲機能は、水を第１フィルタ部５１内に捕獲することにより、この水が第１フィルタ部５１を透過することを防止する機能とすることができる。

第１フィルタ部５１は、大気Ａ中の水を撥水する機能を有する代わりに、大気Ａ中の水を捕獲する機能を有していてもよい。この場合には、大気Ａ中の水は、第１フィルタ部５１における気孔又は隙間に捕獲される。なお、第１フィルタ部５１は、水の撥水機能及び捕獲機能の両方を有していてもよい。

第２フィルタ部５２による被毒物質の吸着機能は、第２フィルタ部５２における気孔、隙間等の表面に、被毒物質が原子レベル又は分子レベルで吸着するファンデルワールス力を利用した機能とすることができる。また、第２フィルタ部５２による被毒物質の捕獲機能は、被毒物質を第２フィルタ部５２内に捕獲することにより、この被毒物質が第２フィルタ部５２を透過することを防止する機能とすることができる。

また、第２フィルタ部５２が、大気Ａ中の被毒物質を吸着する機能を有する場合には、第２フィルタ部５２の気孔又は隙間を形成する表面に吸着される。また、第２フィルタ部５２は、大気Ａ中の被毒物質を吸着する機能を有する代わりに、大気Ａ中の被毒物質を捕獲する機能を有していてもよい。この場合には、大気Ａ中の被毒物質は、第２フィルタ部５２における気孔又は隙間に捕獲される。なお、第２フィルタ部５２は、被毒物質の吸着機能及び捕獲機能の両方を有していてもよい。

なお、第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２は、いずれも酸素、窒素等の気体を透過させる性質を有する。Ｓｉがシリコーン（ケイ素含有樹脂）等を構成する場合には、これが気体である被毒物質として存在することもある。この場合には、第２フィルタ部５２は、大気中における被毒物質となり得る気体も吸着又は捕獲する機能を有することが好ましい。

第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２の酸素ガス透過量は、内燃機関において最も燃料リッチ側にある空燃比で燃焼運転する際に（空燃比センサによって検出する空燃比が最もリッチ側の空燃比である場合に）、大気ダクト３６内の大気電極３１２へ、検出電極３１１における最大リッチガス（未燃ガス）を分解するために必要な酸素イオンの量に相当する酸素ガス量よりも多いことが好ましい。これにより、第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２を用いる場合であっても、ガスセンサ１によって最もリッチ側の空燃比を精度よく検出することができる。

内燃機関においては、最大リッチガスの空燃比としてＡ／Ｆ９で燃焼運転する場合が想定される。そして、第２フィルタ部５２の酸素ガス透過量は、空燃比センサにおいて、Ａ／Ｆ９の最もリッチ側の空燃比を検出する場合に、大気電極３１２に必要な酸素ガス量以上とすることができる。また、最大リッチガスの空燃比は、Ａ／Ｆ９又はＡ／Ｆ８とすることができる。また、ガスセンサ１においては、最大リッチガスの空燃比を検出可能な空燃比とすることができる。

大気カバー４６の通気口４６１の周辺に存在する大気Ａは、第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２を経由して、大気経路４６０としての大気カバー４６内に取り込まれる。そして、各フィルタ部５１，５２を通過した大気Ａは、センサ素子２の大気ダクト３６の大気導入部３６１としての後端開口部から大気ダクト３６内に流れ、大気ダクト３６内の大気電極３１２へと導かれる。

（作用効果）
本形態のガスセンサ１においては、大気カバー４６における、大気経路４６０の入口となる通気口４６１を覆う状態で、第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２による二層大気フィルタ５が配置されている。二層大気フィルタ５は、大気Ａ中の水を撥水する機能を有する第１フィルタ部５１と、大気Ａ中の被毒物質を吸着する機能を有する第２フィルタ部５２とによって構成されている。

そして、ガスセンサ１の大気カバー４６の周辺の大気Ａに水が含まれる場合であっても、この水を第１フィルタ部５１によって撥水することができる。これにより、水がセンサ素子２の大気ダクト３６における後端開口部まで進入することを防止することができ、センサ素子２の、大気Ａに晒される大気電極３１２を被水から保護することができる。

また、ガスセンサ１の大気カバー４６の周辺の大気Ａに、センサ素子２の大気電極３１２を被毒させるおそれがある、Ｓｉ、Ｓ等の被毒物質が含まれる場合であっても、この被毒物質を第２フィルタ部５２によって吸着することができる。これにより、被毒物質がセンサ素子２の後端開口部まで進入することを防止することができ、センサ素子２の、大気Ａに晒される大気電極３１２が被毒されることを防止することができる。

また、本形態の二層大気フィルタ５は、互いに密着して積層された状態に形成されている。この二層大気フィルタ５を用いることにより、大気カバー４６への二層大気フィルタ５の組み付けを容易にすることができる。

第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２は、いずれも酸素、窒素等の気体を透過させる性質を有する。そして、水及び被毒物質を除く、酸素、窒素等の気体は、二層大気フィルタ５を透過して、大気カバー４６内の大気経路４６０及びセンサ素子２の大気ダクト３６の大気導入部３６１へ導入される。また、第２フィルタ部５２が酸素の透過を阻害することがほとんどなく、検出対象ガスＧとしての排ガスの空燃比が、燃料リッチ側の空燃比にある場合であっても、大気電極３１２へ十分な量の酸素を供給することができる。

以上のように、本形態のガスセンサ１によれば、センサ素子２の大気電極３１２へ十分な量の酸素を供給することができるとともに、センサ素子２の大気電極３１２を、水及び被毒物質から保護することができる。

＜実施形態２＞
本形態は、主にセンサ素子２の形状が実施形態１の場合と異なるガスセンサ１について示す。本形態のセンサ素子２は、図６に示すように、コップ状の固体電解質体３１と、固体電解質体３１の外周面に設けられた、検出対象ガスＧに晒される検出電極３１１と、固体電解質体３１の内周面に設けられた、大気Ａに晒される大気電極３１２と、大気電極３１２を収容する状態で固体電解質体３１の内周側に形成された大気ダクト３６とを有する。コップ状の固体電解質体３１は、円筒部３１５と円筒部３１５の先端部を閉塞する閉塞部３１６とを有する。検出電極３１１は、円筒部３１５の外周面に設けられており、大気電極３１２は、円筒部３１５の内周面及び閉塞部３１６の内側面に連続して設けられている。

センサ素子２は、ハウジング４１の内周側に保持されている。コップ状の固体電解質体３１の内周側には、通電によって発熱するヒータ素子３４０が配置されている。ヒータ素子３４０は、セラミック基材と、セラミック基材に設けられた発熱体３４とを有する。本形態の大気導入部３６１は、固体電解質体３１の内周側に形成された大気ダクト３６の後端開口部によって構成されている。

図７に示すように、本形態の大気カバー４６も、実施形態１に示したものと同様にすることができる。ただし、本形態の第１大気カバー４６Ａと第２大気カバー４６Ｂとの間は、二層大気フィルタ５が配置される空間として閉じられている。本形態の大気カバー４６の通気口４６１は、第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２の両方に形成されている。そして、第１大気カバー４６Ａの通気口４６１を通過した大気は、二層大気フィルタ５を通過した後、第２大気カバー４６Ｂの通気口４６１を通過して、センサ素子２の大気導入部３６１に導入される。

本形態のガスセンサ１は、空燃比センサとして用いることができ、酸素センサとして用いることもできる。本形態のガスセンサ１における、その他の構成については、実施形態１の場合と同様である。本形態においても、二層大気フィルタ５によって、実施形態１の場合と同様の作用効果を得ることができる。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。

＜実施形態３＞
本形態においては、第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２について、実施形態１の場合と異なる構成を示す。図８に示すように、第１フィルタ部５１と第２フィルタ部５２とは、互いに分離されて大気カバー４６内に配置されていてもよい。この場合には、第１フィルタ部５１を、第１大気カバー４６Ａの通気口４６１を覆う位置に配置し、第２フィルタ部５２を、大気経路４６０の一部としての第２大気カバー４６Ｂ内に配置することができる。また、第２フィルタ部５２は、例えば、センサ素子２の大気ダクト３６の大気導入部３６１としての後端開口部を覆う位置に配置することができる。

また、第１フィルタ部５１と第２フィルタ部５２とを互いに分離する場合には、図９に示すように、第２フィルタ部５２は、例えば、第２インシュレータ４３とリード線４８との隙間に配置することもできる。

また、第２フィルタ部５２を、大気カバー４６内の大気経路４６０における大気Ａの流れの上流側に配置し、第１フィルタ部５１を、第２フィルタ部５２よりも大気Ａの流れの下流側に配置することもできる。また、図１０に示すように、第１フィルタ部５１と第２フィルタ部５２とは、シート状に形成されたものを交互に複数回積層することもできる。

また、第１フィルタ部５１と第２フィルタ部５２とは、互いに混合されていてもよい。具体的には、図１１に示すように、第２フィルタ部５２は、第１フィルタ部５１内に分散して配置することができる。第２フィルタ部５２は、樹脂材料から構成される第１フィルタ部５１を成形する際に、第１フィルタ部５１内に分散する状態で練り込むことができる。

第１フィルタ部５１と第２フィルタ部５２とが互いに混合された状態には、第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２のいずれか一方が他方の内部に配置された状態、第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２のいずれか一方が他方の基材中に分散された状態、塊状に形成された第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２の断片が接合された状態等が含まれる。

本形態のガスセンサ１における、その他の構成については、実施形態１の場合と同様である。本形態においても、第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２によって、実施形態１の場合と同様の作用効果を得ることができる。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。

＜実施形態４＞
本形態は、図１２及び図１３に示すように、センサ素子２が大気ダクト３６を有しておらず、大気導入部３６１が、センサ素子２における固体電解質体３１Ｂ、絶縁体３３Ｅ等の隙間となるガスセンサ１について示す。本形態の固体電解質体３１Ａ，３１Ｂは、長尺板形状の第１固体電解質体３１Ａと、長尺板形状の第２固体電解質体３１Ｂとによって構成されている。ガス室３５は、第１固体電解質体３１Ａと第２固体電解質体３１Ｂとの間に形成されている。

本形態のガスセンサ１も、センサ素子２の周辺に配置された大気カバー４６等の構成は、実施形態１の場合と同様である。そして、大気カバー４６には、大気カバー４６内に大気Ａを取り込むための通気口４６１が形成されており、大気カバー４６には、通気口４６１を覆う状態で第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２が配置されている。

第１固体電解質体３１Ａの、ガス室３５内の検出対象ガスＧに晒される第１主面と、多孔質体３８を介して検出対象ガスＧに晒される、第１主面と反対側の第２主面とには、ガス室３５内の検出対象ガスＧにおける酸素を汲み出すための電極３１１Ａ，３１２Ａが一対に配置されている。また、第２固体電解質体３１Ｂの、ガス室３５内の検出対象ガスＧに晒される第３主面と、絶縁体３３Ｅと対面する、第３主面と反対側の第４主面とには、ガス室３５内の検出対象ガスＧにおける空燃比を検出するための電極３１１，３１２が一対に配置されている。

本形態の大気導入部３６１は、センサ素子２における、第２固体電解質体３１Ｂと絶縁体３３Ｅとの隙間（界面）、電極３１２の電極リード部３１３と第２固体電解質体３１Ｂとの隙間（界面）、電極３１２の電極リード部３１３と絶縁体３３Ｅとの隙間（界面）等によって形成される。そして、第２固体電解質体３１Ｂの第４主面における電極３１２には、隙間（界面）を介して、大気カバー４６内に取り込まれた大気Ａが供給される。

本形態においては、第２固体電解質体３１Ｂの第４主面における電極３１２には、第１フィルタ部５１及び第２フィルタ部５２によって水及び被毒物質が除去された大気Ａが供給される。これにより、センサ素子２における、大気Ａが接触する電極を、水及び被毒物質から保護することができる。

本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。また、本発明は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。さらに、本発明から想定される様々な構成要素の組み合わせ、形態等も本発明の技術思想に含まれる。

１ガスセンサ
２センサ素子
２１検知部
３６大気ダクト
３６１大気導入部
４６大気カバー
４６０大気経路
４６１通気口
５１第１フィルタ部
５２第２フィルタ部

Claims

検出対象ガス（Ｇ）に晒される検知部（２１）及び大気（Ａ）が導入される大気導入部（３６１）を有するセンサ素子（２）と、
第１大気カバー（４６Ａ）と、
前記第１大気カバーの外周に重なって前記第１大気カバーに加締められ、前記センサ素子に大気を導入する通気口（４６１）が形成された第２大気カバー（４６Ｂ）と、を備え、
前記第１大気カバーと前記第２大気カバーとの間であって、前記通気口と前記大気導入部との間の大気経路（４６０）には、前記通気口を覆う状態で、二層大気フィルタ（５）が挟持されており、
前記二層大気フィルタは、大気中の水を撥水又は捕獲する機能を有するシート状の第１フィルタ部（５１）と、大気中の被毒物質を吸着又は捕獲する機能を有するシート状の第２フィルタ部（５２）とが一体的に積層されて形成されている、ガスセンサ（１）。
前記第１フィルタ部と前記第２フィルタ部とは、交互に複数回積層されている、請求項１に記載のガスセンサ。
検出対象ガス（Ｇ）に晒される検知部（２１）及び大気（Ａ）が導入される大気導入部（３６１）を有するセンサ素子（２）と、
第１大気カバー（４６Ａ）と、
前記第１大気カバーの外周に重なって前記第１大気カバーに加締められ、前記センサ素子に大気を導入する通気口（４６１）が形成された第２大気カバー（４６Ｂ）と、を備え、
前記第１大気カバーと前記第２大気カバーとの間であって、前記通気口と前記大気導入部との間の大気経路（４６０）には、前記通気口を覆う状態で、二層大気フィルタ（５）が挟持されており、
前記二層大気フィルタは、
大気中の水を撥水又は捕獲する機能を有するシート状の第１フィルタ部（５１）と、
前記第１フィルタ部内に分散して配置され、大気中の被毒物質を吸着又は捕獲する機能を有するシート状の第２フィルタ部（５２）と、によって形成されている、ガスセンサ（１）。
前記第２フィルタ部の単位質量当たりの表面積である比表面積は、前記第１フィルタ部の前記比表面積よりも大きい、請求項１～３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
前記第１フィルタ部の前記比表面積は、１～２０ｍ²／ｇであり、
前記第２フィルタ部の前記比表面積は、１０～２５００ｍ²／ｇである、請求項４に記載のガスセンサ。
前記第１フィルタ部は、前記第２フィルタ部に対して、前記大気経路における大気の流れの上流側に配置されている、請求項１～５のいずれか１項に記載のガスセンサ。