JP7524144B2

JP7524144B2 - ガスセンサ

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Publication number: JP7524144B2
Application number: JP2021131081A
Authority: JP
Inventors: 孫超劉; 健弘大場
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2020-10-16
Filing date: 2021-08-11
Publication date: 2024-07-29
Anticipated expiration: 2041-08-11
Also published as: JP2022066140A

Description

本発明は、被検出ガス中に晒され、この中の特定ガス成分を検出するセンサ素子を備えるガスセンサに関する。

自動車エンジン等の内燃機関の燃費向上や燃焼制御を行うガスセンサとして、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサや空燃比センサが知られている。
センサ素子の検出セルは、酸素濃度の基準となる外気に晒される基準電極と、被検出ガス中に晒される検知電極とを有しており、外筒の内部に収容されたセンサ素子に外気を導入する必要がある。このため、外筒（ケーシング）の側面に通気孔を設け、この通気孔に撥水性のフィルタを配置したガスセンサが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
このガスセンサでは、ケーシングの通気孔から導入された外気はフィルタを透過し、フィルタの内側に配置された内部部材の隙間を通ってセンサ素子に到達する。又、ケーシングとフィルタとの間には隙間が設けられており、仮に通気孔から内部に水滴が入っても、フィルタが水滴の透過を遮断すると共に、この隙間に水分を逃している。

特開２００９－７５０６６号公報（図３）

しかしながら、自動車の走行等に伴ってケーシングの通気孔に泥水が掛かると、その後に排気ガス等でガスセンサが高温になったときに泥が乾燥して固まって通気孔が詰まることがある。このため、フィルタを通じたガスセンサ内への外気の導入が困難になるおそれがある。特に、通気孔が大径になるほど、泥水が孔に入り易いので、目詰まりし易くなる傾向にある。
一方で、通気孔を小径にし過ぎるとそもそも通気性が低下し、やはりガスセンサ内への外気の導入が困難になる。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、外筒と保護外筒との間にフィルタを配置する構造において、保護外筒の通気孔が異物により目詰まりすることを抑制し、フィルタを経由して内部のセンサ素子へ外気を安定して導入することができるガスセンサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点のガスセンサは、軸線方向に延びるセンサ素子と、前記センサ素子の後端側を収容し、自身の内部へ外気を導入する第１通気孔を有する筒状の外筒と、前記第１通気孔を塞ぐように前記外筒の径方向外側に配置され、通気性を有する樹脂製のフィルタと、前記フィルタを径方向外側から囲むと共に、前記フィルタを経由して前記第１通気孔に連通する第２通気孔を有する筒状の保護外筒と、を備えたガスセンサであって、前記フィルタの外表面と、前記第２通気孔を囲む前記保護外筒の内表面の間には隙間が設けられており、前記軸線方向に沿って前記第２通気孔を通る断面における前記隙間の面積Ｓ１が、前記断面上に位置して前記隙間に直接対向する前記第２通気孔の開口面積Ｓ２の半分以上であることを特徴とする。

開口面積Ｓ２が大きいと、泥水が孔に入り易いので、目詰まりし易くなる。一方で、開口面積Ｓ２を小さくし過ぎるとそもそも通気性が低下する。そこで、このガスセンサによれば、面積Ｓ１≧（Ｓ２）/２とするので、面積Ｓ１がＳ２に比べて相対的に大きくなり、隙間に泥水等の異物を逃す余地が大きくなる。
このため、泥水等の異物が第２通気孔に掛かっても隙間に落下させて容易に逃がすことができる。従って、第２通気孔内に入った泥水等が、ガスセンサが高温になったときに乾燥して固まっても、第２通気孔が完全に詰まるまで時間が掛かる。その結果、開口面積Ｓ２を比較的大きくしても、第２通気孔が泥水（異物）により目詰まりすることを抑制し、フィルタを経由して内部のセンサ素子へ外気を安定して導入することができる。又、開口面積Ｓ２を小さくし過ぎて通気性が低下することも抑制できる。

又、本発明の第２の観点のガスセンサは、軸線方向に延びるセンサ素子と、前記センサ素子の後端側を収容し、自身の内部へ外気を導入する第１通気孔を有する筒状の外筒と、前記第１通気孔を塞ぐように前記外筒の径方向外側に配置され、通気性を有する樹脂製のフィルタと、前記フィルタを径方向外側から囲むと共に、前記フィルタを経由して前記第１通気孔に連通する第２通気孔を有する筒状の保護外筒と、を備えたガスセンサであって、前記フィルタの外表面と、前記第２通気孔を囲む前記保護外筒の内表面の間には隙間が設けられており、前記軸線方向に沿って前記第２通気孔を通る断面における前記隙間を見たとき、当該隙間は前記第２通気孔を挟む前記フィルタと前記保護外筒との両接点の間で規定され、前記両接点の間の前記軸線方向の長さを４等分して求めた３点における前記隙間の径方向の厚みを平均した平均厚みｔ１は、前記第２通気孔の前記軸線方向に沿う最大幅ｗ１よりも大きいことを特徴とする。

第２の観点のガスセンサにおいて、泥水等が第２通気孔に掛かった際、第２通気孔の最大幅ｗ１以上の大きさ（量）の泥水等はガスセンサ内部（隙間）に一度に入って来ることができない。このため、ｔ１＞ｗ１とすると、最大量の泥水等が第２通気孔から隙間に入ったとしても、この泥水等を隙間内に逃がす（収容する）ことができる。従って、第２通気孔内に入った泥水等が、ガスセンサが高温になったときに乾燥して固まっても、第２通気孔が完全に詰まるまで時間が掛かる。
その結果、第２の観点の実施形態においても、保護外筒の第２通気孔が泥水等（異物）により目詰まりすることを抑制し、フィルタを経由して内部のセンサ素子へ外気を安定して導入することができる。

第１の観点又は第２の観点のガスセンサにおいて、前記保護外筒は、前記軸線方向において前記第２通気孔よりも先端側及び後端側にフィルタを加締めた２つの加締め部を備え、前記第１通気孔の少なくとも一部が前記２つの加締め部の間に位置してもよい。
２つの加締め部の間の領域においてフィルタは径方向外側に膨らみ、外筒とフィルタとの間にわずかな隙間が生じる。そこで、この隙間が形成される領域に第１通気孔が配置されることで、より確実に隙間と第１通気孔１との通気を確保することができる。

第１の観点又は第２の観点のガスセンサにおいて、前記第２通気孔が、前記隙間の前記軸線方向の中心と重なってもよい。
このガスセンサによれば、隙間の軸線方向の中心の近傍に第２通気孔が開口するので、泥水等の異物を隙間に逃がしやすい。

この発明によれば、外筒と保護外筒との間にフィルタを挟持するガスセンサの構造において、保護外筒の通気孔が異物により目詰まりすることを抑制し、フィルタを経由して内部のセンサ素子へ外気を安定して導入することができる。

本発明の第１の観点の実施形態に係るガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。図１のＡ－Ａ線に沿う断面図である。第２通気孔の周囲におけるガスセンサの部分拡大断面図である。面積Ｓ１と開口面積Ｓ２を示す断面図である。第２通気孔から入った泥水を隙間に逃がす状態を示す断面図である。複数の第２通気孔及び隙間が断面上に存在する場合のＳ１，Ｓ２の算出方法を示す図である。保護外筒の外観を示す図である。本発明の第２の観点の実施形態に係るガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。図８のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。第２の観点の実施形態において、第２通気孔の周囲におけるガスセンサの部分拡大断面図である。第２通気孔から入った泥水を隙間に逃がす状態を示す断面図である。保護外筒の外観を示す図である。実際のガスセンサの（Ｓ１/Ｓ２）を変化させたとき、第２通気孔からガスセンサ外に通過した空気の通気量を示す図である。本発明の第１の観点の実施形態に係るガスセンサの変形例を示す、軸線方向に沿う断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の観点の実施形態に係るガスセンサ（酸素センサ）１の軸線Ｏ方向に沿う全体断面図、図２は図１のＡ－Ａ線に沿う断面図、図３は第２通気孔１９０ｈの周囲におけるガスセンサ１の部分拡大断面図、図４は面積Ｓ１と開口面積Ｓ２を示す断面図、図５は第２通気孔１９０ｈから入った泥水Ｍを隙間に逃がす状態を示す断面図、図６は複数の第２通気孔１９０ｈ及び隙間Ｇ１が断面上に存在する場合のＳ１，Ｓ２の算出方法を示す図、図７は保護外筒１９０の外観を示す図である。
このガスセンサ１は、自動車や各種内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサである。

図１において、ガスセンサ１は、排気管に固定されるためのねじ部１３９が外表面に形成された筒状の主体金具１３８と、軸線Ｏ方向（ガスセンサ１の長手方向：図中上下方向）に延びる板状形状をなすセンサ素子１０と、主体金具１３８に取り付けられて後端側に延び、センサ素子１０の後端部を覆う筒状の外筒１４４と、外筒１４４を覆う筒状の保護外筒１９０と、外筒１４４と保護外筒１９０の間に挟持されたフィルタ１８０と、その他の部材と、を備えている。
センサ素子１０の後端側の両面に複数の電極パッド（図示せず）が並んでいる。一方、センサ素子１０の先端のガス検出部１１は、アルミナ等の多孔質保護層１４で覆われている。

主体金具１３８は、ステンレスから構成され、軸線方向に貫通する貫通孔１５４を有し、貫通孔１５４の径方向内側に突出する棚部１５２を有する略筒状形状に構成されている。この貫通孔１５４には、センサ素子１０の先端部を自身の先端よりも突出させるように当該センサ素子１０が配置されている。さらに、棚部１５２は、軸線方向に垂直な平面に対して傾きを有する内向きのテーパ面として形成されている。

なお、主体金具１３８の貫通孔１５４の内部には、センサ素子１０の径方向周囲を取り囲む状態で略環状形状のアルミナ製のセラミックホルダ１５１、粉末充填層１５３（以下、滑石リング１５３ともいう）、およびセラミックスリーブ１０６がこの順に先端側から後端側にかけて積層されている。
また、セラミックスリーブ１０６と主体金具１３８の後端部１４０との間には、加締めパッキン１５７が配置されている。なお、主体金具１３８の後端部１４０は、加締めパッキン１５７を介してセラミックスリーブ１０６を先端側に押し付けるように、加締められている。

一方、図１に示すように、主体金具１３８の先端側（図１における下方）外周には、センサ素子１０の突出部分を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製（例えば、ステンレスなど）二重のプロテクタである、外部プロテクタ１４２および内部プロテクタ１４３が溶接等によって取り付けられている。

主体金具１３８の後端側外周には、外筒１４４が固定されている。また、セパレータは、先端側セパレータ９０と後端側セパレータ９５の２つの部材からなり、後端側セパレータ９５に後端側端子金具４０が保持されている。後端側端子金具４０の後端側にはそれぞれリード線１４６が接続され、リード線１４６は後端側セパレータ９５の後端側へ引き出されている。
そして、外筒１４４の後端部１４４ｅ（図１における上方）の開口部には、後端側セパレータ９５から引き出された６本のリード線１４６（図１では２本のみを表示）が挿通されるリード線挿通孔１７０ｈが形成された、ゴム製のグロメット１７０が配置されている。後端部１４４ｅは径方向内側に加締められ、グロメット１７０が外筒１４４の内側に固定されている。

また、主体金具１３８の後端部１４０より突出されたセンサ素子１０の後端側（図１における上方）には、先端側セパレータ９０が配置され、外表面から径方向外側に突出する鍔部９０ｐが備えられている。先端側セパレータ９０は、鍔部９０ｐが保持部材１６９を介して外筒１４４に当接することで、外筒１４４の内部に保持される。
又、グロメット１７０と先端側セパレータ９０の間に後端側セパレータ９５が配置され、グロメット１７０の弾性力により後端側セパレータ９５が先端側セパレータ９０を先端側へ押圧する。これにより、鍔部９０ｐが保持部材１６９側へ押し付けられ、先端側セパレータ９０及び後端側セパレータ９５は、外筒１４４の内部に互いに接続された状態で（つまり、軸線Ｏ方向に分離せずに）保持されている。

先端側セパレータ９０には４個の先端側端子金具３０が保持され、後端側セパレータ９５にも４個の後端側端子金具４０が保持されている。
そして、先端側端子金具３０と、後端側端子金具４０とはそれぞれ先端側と後端側に配置されて互いに接続されている。詳細には、先端側端子金具３０の後端側が筒状部３３をなし、この筒状部３３に後端側端子金具４０の先端の先細りの筒部を嵌挿するようになっている。
そして、センサ素子１０の後端側に配置された上述の電極パッドには、先端側端子金具３０がそれぞれ電気的に接続され、センサ出力信号が先端側端子金具３０、後端側端子金具４０からリード線１４６を介して外部に取り出されると共に、後端側端子金具４０、先端側端子金具３０を介してヒータ部に電力を供給するようになっている。
なお、後端側端子金具４０の後端側にリード線１４６が圧着されており、リード線１４６はグロメット１７０のリード線挿通孔１７０ｈを通して外部に引き出されている。

センサ素子１０自身は公知の構成であり、図示はしないが酸素イオン透過性の固体電解質体と１対の電極とを有するガス検出部と、ガス検出部を加熱して一定温度に保持するヒータ部とを備えている。又、ガス検出部の１対の電極は、酸素濃度の基準となる外気に晒される基準電極と、被検出ガス中に晒される検知電極とからなる。
そして、外筒１４４の内部に収容されたセンサ素子１０に外気を導入するため、外筒１４４の側面には第１通気孔１４４ｈが周方向に等間隔で複数個設けられている。又、外筒１４４の径方向外側には、第１通気孔１４４ｈを塞ぐようにして、通気性を有する樹脂（例えば、ＰＴＦＥ）製のフィルタ１８０が配置されている。さらに、フィルタ１８０の外側には、フィルタ１８０を径方向外側から囲むようにして、金属製の保護外筒１９０が嵌められている。

保護外筒１９０にも、フィルタ１８０を介して第１通気孔１４４ｈと重なるように第２通気孔１９０ｈが設けられている。第２通気孔１９０ｈは、フィルタ１８０を経由して第１通気孔１４４ｈに連通するので、各通気孔１４４ｈ、１９０ｈ及びフィルタ１８０を介してガスセンサ１の内部に外気を導入及び排出可能になっている。
フィルタ１８０は、撥水性を有し、通気は可能であるが水分の浸入を防止できるものである。

なお、「フィルタ１８０を経由して第１通気孔１４４ｈに連通する」とは、第２通気孔１９０ｈと第１通気孔１４４ｈとが重なる必要はなく、第２通気孔１９０ｈから第２通気孔１９０ｈに対向するフィルタ１８０外表面を経由してフィルタ１８０内部へ外気が透過し、フィルタ１８０内部で外気が第１通気孔１４４ｈまで到達し、この外気が第１通気孔１４４ｈからガスセンサ１内部へ導入されればよいことを意味する。
つまり、第２通気孔１９０ｈがフィルタ１８０外表面に対向し、かつ第１通気孔１４４ｈがフィルタ１８０内表面に対向すれば足りる。又、第１通気孔１４４ｈがフィルタ１８０内表面に接していてもよい。

そして、保護外筒１９０の外側からフィルタ１８０を介して加締められた加締め部Ｃ１，Ｃ２により、外筒１４４、フィルタ１８０及び保護外筒１９０が一体に固定されている。
加締め部Ｃ１は第１通気孔１４４ｈ及び第２通気孔１９０ｈよりも先端側に位置し、加締め部Ｃ２は第１通気孔１４４ｈ及び第２通気孔１９０ｈよりも後端側に位置している。

次に、図３～図５を参照し、本発明の第１の観点の実施形態に係るガスセンサ１の特徴部分について説明する。
図３に示すように、フィルタ１８０の外表面１８０ｆと、第２通気孔１９０ｈを囲む保護外筒１９０の内表面１９０ｉの間には隙間Ｇ１が設けられている。つまり、フィルタ１８０の外表面１８０ｆと第２通気孔１９０ｈの内表面１９０ｉとは離間している。そして、断面図４（軸線Ｏ方向に沿って第２通気孔１９０ｈを通る断面、図３と同じ断面）における隙間Ｇ１の面積Ｓ１が、当該断面上に位置する第２通気孔１９０ｈの開口面積Ｓ２の半分以上である。
ここで、「第２通気孔１９０ｈを囲む」とは、「第２通気孔１９０ｈの外縁を含み、その周囲」を意味する。

開口面積Ｓ２が大きいと、泥水が孔に入り易いので、目詰まりし易くなる。一方で、開口面積Ｓ２を小さくし過ぎるとそもそも通気性が低下する。
そこで、本発明の第１の観点においては、開口面積Ｓ２の大きさだけを制御するのではなく、隙間Ｇ１の面積Ｓ１と開口面積Ｓ２との割合に着目することで、開口面積Ｓ２を小さくし過ぎなくても、泥水の乾燥による目詰まりを抑制できることを見出した。

つまり、面積Ｓ１≧（Ｓ２）/２とすると、面積Ｓ１がＳ２に比べて相対的に大きくなり、隙間Ｇ１に泥水等の異物を逃す余地が大きくなる。
このため、図５に示すように、泥水Ｍが第２通気孔１９０ｈに掛かっても隙間Ｇ１に落下させて容易に逃がすことができる。従って、第２通気孔１９０ｈ内に入った泥水Ｍが、ガスセンサ１が高温になったときに乾燥して固まっても、第２通気孔１９０ｈが完全に詰まるまで時間が掛かる。
その結果、開口面積Ｓ２を比較的大きくしても、第２通気孔１９０ｈが泥水Ｍ（異物）により目詰まりすることを抑制し、フィルタ１８０を経由して内部のセンサ素子１０へ外気を安定して導入することができる。又、開口面積Ｓ２を小さくし過ぎて通気性が低下することも抑制できる。

なお、面積Ｓ１がＳ２に比べて相対的に大きくなりすぎるという事は、隙間Ｇ１の軸線Ｏ方向及び径方向の少なくとも一方の長さが長くなる事、又は開口面積Ｓ２が小さくなる事の何れかを指す。前者の長さが長くなる場合は、ガスセンサ１の軸線方向又は幅方向の大きさが大きくなり、車内の他のレイアウトと干渉する可能性がある。また、後者の場合は通気性が低下する場合がある。そこで、（Ｓ１/Ｓ２）≦５とするとよい。
又、開口面積Ｓ２が小さ過ぎると通気性が低下する場合がある。そこで、Ｓ２≧１．０ｍｍ^２とするとよい。

なお、図６に示すように、軸線Ｏ方向に沿って第２通気孔１９０ｈを通る断面を見たとき、複数（図６では２つ）の第２通気孔１９０ｈが断面上に存在することがある。
この場合、Ｓ１，Ｓ２の算出に当たっては、特定の隙間Ｇ１に直接対向する第２通気孔１９０ｈにつき、Ｓ１，Ｓ２を求めるものとする。
例えば、図６の場合、右側の隙間Ｇ１に直接対向する１個の第２通気孔１９０ｈにつき、それぞれＳ１，Ｓ２を求める。一方、左側の隙間Ｇ１ｘに直接対向する１個の第２通気孔１９０ｈｘにつき、それぞれＳ１ｘ，Ｓｘを求める。
つまり、断面に見えるすべてのＳ１，Ｓ２を合計するのではなく、個々の隙間Ｇ１に直接対向する第２通気孔１９０ｈについて、個別にＳ１，Ｓ２を求める。これは、上記した第２通気孔１９０ｈの目詰まり防止効果は、第２通気孔１９０ｈと直接対向する隙間Ｇ１についてのみ有効に働き、それぞれ離間する右側の隙間Ｇ１と左側の第２通気孔１９０ｈｘとの間では作用しないからである。
従って、１つの隙間Ｇ１に直接対向する第２通気孔１９０ｈが２個以上ある場合は、開口面積Ｓ２は２個の第２通気孔１９０ｈの開口面積の合計となる。

又、図７に示すように、第１の観点の実施形態では、保護外筒１９０のうち、加締め部Ｃ１，Ｃ２の間には、周方向に連続して繋がりつつ径方向外側に突出する突部１９０ｐが形成されており、突部１９０ｐの周方向にそれぞれ等間隔で離間して合計４個の第２通気孔１９０ｈが開口している。そして、この突部１９０ｐがフィルタ１８０の外表面１８０ｆと離間することで、隙間Ｇ１が形成されるようになっている。
つまり、図２に示すように、隙間Ｇ１は全周に繋がって形成されている。

次に、図８～図１２を参照し、本発明の第２の観点の実施形態に係るガスセンサ（酸素センサ）１Ｂについて説明する。図８は、第２の観点の実施形態に係るガスセンサ１Ｂの軸線Ｏ方向に沿う部分断面図、図９は図８のＢ－Ｂ線に沿う断面図、図１０は第２通気孔２９０ｈの周囲におけるガスセンサ１Ｂの部分拡大断面図、図１１は第２通気孔２９０ｈから入った泥水Ｍを隙間に逃がす状態を示す断面図、図１２は保護外筒２９０の外観を示す図である。
なお、第２の観点の実施形態に係るガスセンサ１Ｂは、保護外筒２９０、ひいては隙間Ｇ２の形状が異なること以外は、第１の観点の実施形態に係るガスセンサ１と同一構成であるので、同一構成部分についての符号の表示や説明を適宜省略する。

図９、図１２に示すように、第２の観点の実施形態では、保護外筒２９０のうち、加締め部Ｃ１，Ｃ２の間には、周方向に等間隔で離間しつつ径方向外側に突出する合計４個の四角筒状の突部２９０ｐが形成されており、各突部２９０ｐの側面（筒の天面）にそれぞれ１個の第２通気孔２９０ｈが開口している。そして、この突部２９０ｐがフィルタ１８０の外表面１８０ｆと離間することで、隙間Ｇ２が形成されるようになっている。
このように、フィルタ１８０の外表面１８０ｆと、第２通気孔２９０ｈを囲む保護外筒２９０の内表面２９０ｉの間に隙間Ｇ２が設けられている。つまり、外表面１８０ｆと内表面２９０ｉとは離間している。
なお、隙間Ｇ２は主として周方向に等間隔で間欠的に形成されている。但し、図９の例では、周方向に隣接する隙間Ｇ２の間でもフィルタ１８０の外表面１８０ｆと、第２通気孔２９０ｈの内表面２９０ｉとの間がわずかに間隙を有している。この間隙も、第２通気孔２９０ｈから入った泥水等を逃す（収容する）機能があれば、隙間Ｇ２の一部とみなしてもよい。

そして、本発明の第２の観点においては、図１０（軸線Ｏ方向に沿って第２通気孔２９０ｈを通る断面）における隙間Ｇ２の平均厚みｔ１が第２通気孔１９０ｈの最大幅ｗ１よりも大きい。

図１１に示すように、泥水Ｍが第２通気孔２９０ｈに掛かった際、第２通気孔２９０ｈの最大幅ｗ１以上の大きさ（量）の泥水Ｍはガスセンサ内部（隙間Ｇ２）に一度に入って来ることができない。このため、ｔ１＞ｗ１とすると、最大量の泥水Ｍが第２通気孔２９０ｈから隙間Ｇ２に入ったとしても、この泥水Ｍを隙間Ｇ２内に逃がす（収容する）ことができる。従って、第２通気孔２９０ｈ内に入った泥水Ｍが、ガスセンサ１Ｂが高温になったときに乾燥して固まっても、第２通気孔２９０ｈが完全に詰まるまで時間が掛かる。
その結果、第２の観点の実施形態においても、保護外筒２９０の第２通気孔２９０ｈが泥水Ｍ（異物）により目詰まりすることを抑制し、フィルタ１８０を経由して内部のセンサ素子１０へ外気を安定して導入することができる。

ここで、第２通気孔２９０ｈの最大幅ｗ１は、軸線Ｏ方向に沿う第２通気孔２９０ｈの最大長さである。又、平均厚みｔ１は、図１０の断面における軸線Ｏ方向に等間隔のＭ１～Ｍ３の３点のそれぞれの隙間の厚みを平均した厚みである。
Ｍ１～Ｍ３は、図１０の断面における軸線Ｏ方向に第２通気孔２９０ｈを挟む、フィルタ１８０と第２通気孔２９０ｈとの両接点Ｐ１，Ｐ２を求め、点Ｐ１，Ｐ２の間の軸線Ｏ方向の長さＬを４等分して求める。
そして、各点Ｍ１～Ｍ６において、軸線Ｏ方向に直交する方向（径方向）における、フィルタ１８０の外表面１８０ｆと、保護外筒２９０の内表面２９０ｉの間の距離（隙間Ｇ２の厚み）を測定し、上述のようにしてｔ１が求められる。例えば、図１０に示すように、点Ｍ３における距離がｔ１３で表される。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
センサ素子は、上述の板状素子に限らず、筒状でもよい。又、第１通気孔、第２通気孔の位置や個数も上記に限定されない。
ガスセンサとしては、酸素センサ、全領域ガスセンサの他、ＮＯｘセンサが挙げられる。

又、例えば、図１に示すように、第１通気孔１４４ｈの少なくとも一部が軸線Ｏ方向において加締め部Ｃ１とＣ２との間にあってもよい。図示はしないが加締め部Ｃ１とＣ２との間の領域においてフィルタ１８０は径方向外側に膨らみ、外筒１４４とフィルタ１８０との間にわずかな隙間が生じる。この隙間が形成される領域に第１通気孔１４４ｈが配置されることで、より確実に隙間Ｇ１と第１通気孔１４４ｈとの通気を確保することができる。
なお、本実施形態のフィルタ１８０は厚み方向（ガスセンサ１の径方向）にしか貫通孔が開いておらず、径方向に通気するが、周方向や軸線方向には通気しない。但しこれに限られない。
又、図１０に示すように、第２通気孔２９０ｈが、隙間Ｇ２の軸線Ｏ方向の中心Ｃｅと重なっていてもよい。このようにすると、隙間Ｇ２の軸線Ｏ方向の中心Ｃｅの近傍に第２通気孔２９０ｈが開口するので、泥水等の異物を隙間Ｇ２に逃がしやすい。

なお、径方向外側から内側へ向かって見たとき、第１の観点の実施形態に係るガスセンサ１においては、第２通気孔１９０ｈと第１通気孔１４４ｈとは重ならないが、第２通気孔１９０ｈと第１通気孔１４４ｈとが少なくとも一部で重なっていてもよい。

又、上記した「第１通気孔、第２通気孔の位置や個数も上記に限定されない。」の一例として、図１４に示すように、第１の観点の実施形態に係るガスセンサの変形例のガスセンサ１Ｃを例示できる。
なお、ガスセンサ１Ｃは、外筒３４４、フィルタ３８０、及び保護外筒３９０の形状が異なること以外は、第１の観点の実施形態に係るガスセンサ１と同一構成であるので、同一構成部分についての符号の表示や説明を適宜省略する。

図１４に示すように、ガスセンサ１Ｃにおいては、外筒３４４の後端３４４ｅがグロメット１７０の先端よりも先端側に位置すると共に、外筒３４４の後端３４４ｅがストレートな開口端をなしている点が特徴である。そのため、ガスセンサ１Ｃにおいては、外筒３４４の内部へ外気を導入する機能を有する第１通気孔３４４ｈは、ガスセンサ１のような側孔でなく、後端３４４ｅ（開口端）を通る面（図１４の破線）で形成されている。
そして、第１通気孔３４４ｈと、グロメット１７０の先端との間に隙間が形成されており、この隙間を外気が通過することになる。

又、フィルタ３８０は、「第１通気孔３４４ｈを塞ぐ」ため、外筒３４４の径方向外側であって、外筒３４４の後端側からグロメット１７０に被さる上述の隙間の径方向外側に配置されている。
又、本例では、外筒３４４の後端３４４ｅは、保護外筒３９０の第２通気孔３９０ｈよりも先端側に位置している。
そして、フィルタ３８０の先端側が外筒３４４の後端３４４ｅ側と、保護外筒３９０の先端側とで挟持されている。一方、フィルタ３８０の後端側が窄まりつつ、グロメット１７０の先端側と、保護外筒３９０の後端側とで挟持されている。

つまり、換言すると、ガスセンサ１Ｃにおいては、(i)第１通気孔３４４ｈは外筒３４４の後端３４４ｅ（開口端）であり、(ii)外筒３４４の後端３４４ｅよりも後端側にグロメット１７０が離間して配置され、(iii)フィルタ３８０は、外筒３４４の径方向外側であって、外筒３４４とグロメット１７０の隙間の径方向外側に配置され、(iv) 外筒３４４の後端３４４ｅは、保護外筒３９０の第２通気孔３９０ｈよりも先端側に位置している。
なお、本例ではフィルタ３８０は一つだけ配置されているが、複数のフィルタが配置されていてもよい。

このようなガスセンサ１Ｃにおいても、面積Ｓ１が開口面積Ｓ２の半分以上であることで、上述の効果を奏する。
なお、ガスセンサ１Ｃは、外筒３４４の後端３４４ｅをストレートな開口端とさせることで、第２の観点の実施形態に係るガスセンサの変形例としても適用できる。

図１に示すガスセンサ１として、Ｓ１/Ｓ２を各種変更したガスセンサを製造した。各ガスセンサの第２通気孔１９０ｈに所定の泥水を掛けて隙間Ｇ１に泥水を導入した。その後、１００℃以上３００℃以下の所定温度で所定時間ガスセンサを保持して泥を乾燥させる工程を５０回以上６００回以下の所定回数繰り返した。
その後、ガスセンサの外筒１４４の内部に所定の圧力の空気を導入し、単位時間当たり、全ての第２通気孔１９０ｈからガスセンサ外に通過した空気の通気量を測定した。

得られた結果を図１３に示す。
Ｓ１/Ｓ２≧１/２になると、通気量が急激に増大し、第２通気孔１９０ｈの目詰まりを抑制できることが判明した。
なお、図１３の縦軸は、所定の通気量を１としたときに相対値である。

１、１Ｂ、１Ｃガスセンサ
１０センサ素子
１４４、３４４外筒
１４４ｈ、３４４ｈ第１通気孔
１８０、３８０フィルタ
１８０ｆフィルタの外表面
１９０、２９０、３９０保護外筒
１９０ｉ，２９０ｉ保護外筒の内表面
１９０ｈ、１９０ｈｘ、２９０ｈ、３９０ｈ第２通気孔
Ｏ軸線
Ｃｅ隙間の軸線方向の中心
Ｇ１、Ｇ１ｘ、Ｇ２隙間
Ｃ１，Ｃ２加締め部

Claims

軸線方向に延びるセンサ素子と、
前記センサ素子の後端側を収容し、自身の内部へ外気を導入する第１通気孔を有する筒状の外筒と、
前記第１通気孔を塞ぐように前記外筒の径方向外側に配置され、通気性を有する樹脂製のフィルタと、
前記フィルタを径方向外側から囲むと共に、前記フィルタを経由して前記第１通気孔に連通する第２通気孔を有する筒状の保護外筒と、
を備えたガスセンサであって、
前記フィルタの外表面と、前記第２通気孔を囲む前記保護外筒の内表面の間には隙間が設けられており、
前記軸線方向に沿って前記第２通気孔を通る断面における前記隙間の面積Ｓ１が、前記断面上に位置して前記隙間に直接対向する前記第２通気孔の開口面積Ｓ２の半分以上であることを特徴とするガスセンサ。
軸線方向に延びるセンサ素子と、
前記センサ素子の後端側を収容し、自身の内部へ外気を導入する第１通気孔を有する筒状の外筒と、
前記第１通気孔を塞ぐように前記外筒の径方向外側に配置され、通気性を有する樹脂製のフィルタと、
前記フィルタを径方向外側から囲むと共に、前記フィルタを経由して前記第１通気孔に連通する第２通気孔を有する筒状の保護外筒と、
を備えたガスセンサであって、
前記フィルタの外表面と、前記第２通気孔を囲む前記保護外筒の内表面の間には隙間が設けられており、
前記軸線方向に沿って前記第２通気孔を通る断面における前記隙間を見たとき、当該隙間は前記第２通気孔を挟む前記フィルタと前記保護外筒との両接点の間で規定され、
前記両接点の間の前記軸線方向の長さを４等分して求めた３点における前記隙間の径方向の厚みを平均した平均厚みｔ１は、前記第２通気孔の前記軸線方向に沿う最大幅ｗ１よりも大きいことを特徴とするガスセンサ。
前記保護外筒は、軸線方向において前記第２通気孔よりも先端側及び後端側に前記フィルタを加締めた２つの加締め部を備え、
前記第１通気孔の少なくとも一部が前記２つの加締め部の間に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載のガスセンサ。
前記第２通気孔が、前記隙間の前記軸線方向の中心と重なることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のガスセンサ。