(57)【要約】【課題】ガスセンサの応答性が低下することなく、センサ素子を被水から効果的に保護できるプロテクタを備えたガスセンサを提供する。【解決手段】ガスセンサ１のプロテクタ８において、内側プロテクタ９０の先端側周壁９２の外周面には、リング状の多孔質体１００が装着されている。排気ガスは、外側プロテクタ８０の外側導入孔８５から内側に流れる。排気ガスはガイド体８６に沿って流れ、多孔質体１００に接触しつつ、内側プロテクタ９０の外周を取り囲む状態で旋回流を生じる。このとき、排気ガスはガス成分と水分とに分離される。分離された水分は多孔質体１００の孔内に蓄えられるので、水分が内側導入孔１３０，１４０から内側プロテクタ９０内に進入するのを防止できる。従って、センサ素子１０の先端部１１について、被水に起因する熱衝撃による折損等から保護できる。【選択図】図３
2011145235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延び、先端側にて被検出ガス中の特定ガス成分を検出するセンサ素子と、
前記センサ素子の先端側を自身の先端から突出させつつ、前記センサ素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、
前記主体金具に取り付けられ、前記センサ素子の前記先端側の周囲を取り囲むプロテクタと、を備え、
前記プロテクタは、
前記センサ素子の前記先端側に対面しつつ該先端側の周囲を取り囲む内側周壁を有する円筒状の内側プロテクタであって、該内側周壁に、自身の内部に前記被検出ガスを導入するための内側導入孔が形成された内側プロテクタと、
前記内側プロテクタの前記内側周壁との間に空隙を形成しつつ該内側周壁の周囲を取り囲む外側周壁を有する外側プロテクタであって、該外側周壁に、前記被検出ガスを前記空隙に導入するための外側導入孔が形成された外側プロテクタと、を有するガスセンサにおいて、
前記内側導入孔と前記外側導入孔とは前記軸線方向において互いに重ならず、
前記内側導入孔と前記外側導入孔との間に位置する前記内側周壁の外面上、及び前記外側導入孔に対して径方向に対向する内側周壁の外面上の少なくとも一部に、多孔質体が配置されており、
該多孔質体は、前記内側導入孔を閉塞することなく配置され、
前記多孔質体と前記外側周壁とは、前記外側導入孔から導入された前記被検出ガスが前記多孔質体を通過することなく前記内側導入孔に到達するように、少なくとも一部が離間していることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記多孔質体は、前記外側導入孔に対して径方向に対向する内側周壁の外面上の少なくとも一部に配置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。
【請求項３】
前記多孔質体全体と前記外側周壁とが離間している請求項１又は２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記多孔質体には、径方向外側に向けて突出する突出部が設けられており、前記突出部は、前記空隙内で、前記外側導入孔と前記内側導入孔とを直線的に結ぶ経路を遮る位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記突出部は、前記外側周壁の内面に接触することを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記外側プロテクタの前記外側周壁には、前記外側導入孔から導入する前記被検出ガスの流路を、前記多孔質体へ向けて案内するガイド体が設けられたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記内側導入孔は前記外側導入孔よりも後端側に配置されており、
前記内側周壁の先端部は、後端部よりも前記径方向に縮径されており、前記多孔質体は、前記先端部の外面上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のガスセンサ。
【請求項８】
前記多孔質体は、金属、セラミック、ガラスのいずれか１種以上を含有することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に設けられ、空気と燃料との割合である空燃比の検出を行うガスセンサが知られている。このガスセンサは、ガスの成分を検出するセンサ素子を備え、このセンサ素子で、当該センサ素子の周囲に位置するガスの成分、例えば、上記の空燃比などを検出している。このようなガスセンサ素子は、通常、ジルコニア等のセラミックにて形成され、ヒータ等により加熱されているが、ガス中の水分や、ガスが流れる流路管に付着した凝縮水等の水滴がこのガスセンサ素子に付着すると急激に冷やされ、ガスセンサ素子にクラックが生ずる虞がある。そこで、ガスセンサ素子の周囲にプロテクタを設け、ガスセンサ素子に水滴が付着することを抑制している。
【０００３】
特に、近年では、プロテクタをガスセンサ素子の周囲に複数配置することがある。これは、プロテクタ内へガスを導入するためにプロテクタに設けられた導入孔を水滴が通過し、ガスセンサ素子に水滴が付着することを抑制するためである。具体的には、プロテクタを複数配置すると共に、プロテクタに設けられるガス導入孔をずらして配置する。これにより外側に配置されたプロテクタ（以下、外側プロテクタという）の導入孔（以下、外側導入孔という）を通過した水滴が内側に配置されたプロテクタ（以下、内側プロテクタという）の壁面に付着することで、内側プロテクタの導入孔（以下、内側導入孔という）を通過することを抑制している。
【０００４】
さらに、特許文献１のように、内側プロテクタと外側プロテクタとの空隙にフィルタを配置することも知られている。これは、複数のプロテクタに設けられるガス導入孔をずらして配置しても、内側プロテクタの壁面に付着した水滴が壁面を伝って内側導入孔から内側プロテクタ内に侵入する虞があり、フィルタにて水滴を蓄え、内側プロテクタ内に水滴が侵入することを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１４９９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のガスセンサでは、内側プロテクタと外側プロテクタとの空隙全体にフィルタを配置しているため、フィルタにより内側導入孔を塞ぐこととなり、フィルタに蓄えられた水滴が、内側導入孔を通過するガスの影響により、内側導入孔から内側プロテクタ内に進入し、センサ素子に付着して素子割れが発生するという問題点があった。また、内側プロテクタと外側プロテクタとの空隙全体にフィルタを配置しているため、外側プロテクタと内側プロテクタとの間隙内へのガスの進入が遅くなり、ガス置換が良好に行われないため、ガスセンサの応答性が悪くなるという問題点もあった。
【０００７】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、ガスセンサの応答性が低下することなく、センサ素子を被水から効果的に保護できるプロテクタを備えたガスセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施態様によれば、軸線方向に延び、先端側にて被検出ガス中の特定ガス成分を検出するセンサ素子と、前記センサ素子の先端側を自身の先端から突出させつつ、前記センサ素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、前記主体金具に取り付けられ、前記センサ素子の前記先端側の周囲を取り囲むプロテクタと、を備え、前記プロテクタは、前記センサ素子の前記先端側に対面しつつ該先端側の周囲を取り囲む内側周壁を有する円筒状の内側プロテクタであって、該内側周壁に、自身の内部に前記被検出ガスを導入するための内側導入孔が形成された内側プロテクタと、前記内側プロテクタの前記内側周壁との間に空隙を形成しつつ該内側周壁の周囲を取り囲む外側周壁を有する外側プロテクタであって、該外側周壁に、前記被検出ガスを前記空隙に導入するための外側導入孔が形成された外側プロテクタと、を有するガスセンサにおいて、前記内側導入孔と前記外側導入孔とは前記軸線方向において互いに重ならず、前記内側導入孔と前記外側導入孔との間に位置する前記内側周壁の外面上、及び前記外側導入孔に対して径方向に対向する内側周壁の外面上の少なくとも一部に、多孔質体が配置されており、該多孔質体は、前記内側導入孔を閉塞することなく配置され、前記多孔質体と前記外側周壁とは、前記外側導入孔から導入された前記被検出ガスが前記多孔質体を通過することなく前記内側導入孔に到達するように、少なくとも一部が離間しているガスセンサが提供される。
【０００９】
本実施態様に係るガスセンサは、内側導入孔と外側導入孔とを重ならないようにすることで、外側導入孔から入る水滴を内側周壁に付着させ、直接、内側導入孔から内部に入ることを抑制できる。なお、「内側導入孔と外側導入孔とが重ならない」とは、内側導入孔と外側導入孔とが、軸線方向において重ならないこと、径方向に重ならないこと、又は軸線方向及び径方向共に重ならないことのいずれかを意味する。
【００１０】
また、内側周壁の外面上の一部（外側導入孔に対して径方向に対向する内側周壁の外面上、及び外側導入孔と内側導入孔との間に位置する内側周壁の外面上の一部）に多孔質体を配置することで、内側周壁に付着した水滴を多孔質体にて蓄えることができ、水滴が内側周壁を伝って内側導入孔から内部に入ることを抑制できる。なお、「外側導入孔に対して径方向に対向する内側周壁の外面上」とは、外側導入孔を径方向から目視した場合に、視認できる内側周壁の外面上を示している。また、「外側導入孔と内側導入孔との間に位置する内側周壁の外面上」とは、内側導入孔と外側導入孔とを直線上で結んだ区間に配置される内側周壁の外面上のことを意味する。
【００１１】
さらに、多孔質体が内側導入孔を塞がないことで、多孔質体に蓄えられた水滴が、内側導入孔を通過するガスの影響により、内側導入孔から内側プロテクタ内に進入することを抑制できる。なお、多孔質体は内側導入孔の一部を塞がないように配置されていてもよく、また、内側導入孔を全て開放するように配置されていてもよい。
【００１２】
その上、多孔質体は、外側導入孔から導入された被検出ガスが多孔質体を通過することなく内側導入孔に到達するように、外側周壁と少なくとも一部が離間することで、多孔質体に水滴を蓄えたとしても、ガスが良好に内側導入孔を通過して内側プロテクタの内部に入ることができる。なお、外側周壁と多孔質体は、内側導入孔と外側導入孔とを直線上で結んだ経路に沿って直線上に離間していることが好ましいが、外側導入孔から内側導入孔に繋がる通路を形成するように離間していればよい。
【００１３】
また、本実施態様において、前記多孔質体は、前記外側導入孔に対して径方向に対向する内側周壁の外面上の少なくとも一部に配置されていてもよい。外側導入孔に対して径方向に対向する内側周壁の外面上に多孔質体を配置することで、外側導入孔から入ってきた水滴を直接、多孔質体に当てることができるので、効率よく多孔質体に水滴を蓄えることができる。
【００１４】
また、本実施態様において、前記多孔質体全体と前記外側周壁とが離間していてもよい。多孔質体全体が外側周壁から離間することで、ガスがさらに良好に内側導入孔を通過して内側プロテクタの内部に入ることができる。
【００１５】
また、本実施態様において、前記多孔質体には、径方向外側に向けて突出する突出部が設けられており、前記突出部は、前記空隙内で、前記外側導入孔と前記内側導入孔とを直線的に結ぶ経路を遮る位置に配置されていてもよい。突出部が外側導入孔と内側導入孔とを直線的に結ぶ経路を遮る位置に配置されていることで、外側導入孔を通過したガスは直線的に内側導入孔に到達することなく突出部を回避して到達することとなる。これに対し、内側周壁に付着しない一部の水滴は、突出部に付着することとなり、この水滴についても多孔質体に蓄えることができる。
【００１６】
また、本実施態様において、前記突出部は、前記外側周壁の内面に接触していてもよい。これにより、突出部が、内側周壁に付着しない一部の水滴を、より効果的に多孔質体に蓄えることができる。
【００１７】
また、本実施態様において、前記外側プロテクタの前記外側周壁には、前記外側導入孔から導入する前記被検出ガスの流路を、前記多孔質体へ向けて案内するガイド体が設けられていてもよい。このガイド体によって、ガスを多孔質体に確実に当てることができるので、ガスに含まれる水滴を多孔質体に確実に付着させることができる。
【００１８】
また、本実施態様において、前記内側導入孔は前記外側導入孔よりも後端側に配置されており、前記内側周壁の先端部は、後端部よりも前記径方向に縮径されており、前記多孔質体は、前記先端部の外面上に配置されていてもよい。これにより、内側周壁と外側周壁との空隙を狭めることなく、先端側にて多孔質体を容易に保持できる。なお、多孔質体は圧入したり、接着剤等を用いて固着することで、内側周壁の先端側に配置することができる。
【００１９】
また、本実施態様において、前記多孔質体は、金属、セラミック、ガラスのいずれか１種以上を含有してもよい。これにより、多孔質体に耐熱性を簡単に付与できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ガスセンサ１の外観図である。
【図２】ガスセンサ１の縦断面図である。
【図３】ガスセンサ１の先端側の縦断面図である。
【図４】図３に示すＩ−Ｉ線矢視方向断面図である。
【図５】ガスセンサ１５０の先端側の縦断面図である。
【図６】図５に示すＩＩ−ＩＩ線矢視方向断面図である。
【図７】ガスセンサ２５０の先端側の縦断面図である。
【図８】ガスセンサ１の変形例の先端側の縦断面図である。
【図９】ガスセンサ１５０の変形例のＩＩ−ＩＩ線矢視方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化したガスセンサの第１実施形態について、図面を参照して説明する。まず、一例としてのガスセンサ１の構造について、図１，図２を参照して説明する。なお、図１，図２において、ガスセンサ１の軸線Ｏ方向（１点鎖線で示す。）を上下方向として図示し、内部に保持するセンサ素子１０の先端部１１側をガスセンサ１の先端側、後端部１２側をガスセンサ１の後端側として説明する。
【００２２】
図１に示すガスセンサ１は、自動車の排気管（図示外）に取り付けられるものである。図２に示すように、ガスセンサ１は、内部に保持するセンサ素子１０の先端部１１が排気管内を流通する排気ガス中に晒されて、その排気ガス中の酸素濃度から排気ガスの空燃比を検出する、いわゆる全領域空燃比センサである。
【００２３】
図２に示すように、センサ素子１０は公知にあるような軸線Ｏ方向に延びる短冊状をなし、酸素濃度の検出を行う検出素子と、その検出素子を早期活性化させるために加熱を行うヒータとが互いに貼り合わされ、略角柱状をなす積層体として一体化されたものである。検出素子はジルコニアを主体とする固体電解質体と白金を主体とする検出電極と（共に図示しない）から構成され、その検出電極は、センサ素子１０の先端部１１に配置されている。
【００２４】
そして、検出電極を排気ガスによる被毒から保護するため、センサ素子１０の先端部１１には、その外周面を包むように保護層１５が形成されている。また、センサ素子１０の後端側の後端部１２には、検出素子やヒータから電極を取り出すための５つの電極パッド１６（図２ではそのうちの２つを図示している。）が形成されている。
【００２５】
センサ素子１０の中央部１３の周囲には、有底筒状をなす金属製の金属カップ２０が、自身の内部にセンサ素子１０を挿通させ、センサ素子１０の先端部１１を筒底の開口２５から突出させた状態で配置されている。金属カップ２０は主体金具５０内にセンサ素子１０を保持するための部材であり、筒底の縁部分の先端周縁部２３は外周面にかけてテーパ状に形成されている。
【００２６】
金属カップ２０内には、アルミナ製のセラミックリング２１と滑石粉末を圧縮して固めた滑石リング２２とが、自身をセンサ素子１０に挿通させた状態で収容されている。滑石リング２２は金属カップ２０内で押し潰されて細部に充填されており、これにより、センサ素子１０が金属カップ２０内で位置決めされて保持されている。
【００２７】
金属カップ２０と一体となったセンサ素子１０は、その周囲を筒状の主体金具５０に取り囲まれて保持されている。主体金具５０はガスセンサ１を自動車の排気管（図示外）に取り付け固定するためのものであり、ＳＵＳ４３０等の低炭素鋼からなり、外周先端側に排気管への取り付け用の雄ねじ部５１が形成されている。この雄ねじ部５１よりも先端側には、後述するプロテクタ８が係合される先端係合部５６が形成されている。
【００２８】
また、主体金具５０の外周中央には取り付け用の工具が係合する工具係合部５２が形成されている。その工具係合部５２の先端面と雄ねじ部５１の後端との間には、排気管に取り付けた際のガス抜けを防止するためのガスケット５５が嵌挿されている。さらに、工具係合部５２の後端側には、後述する外筒３０が係合される後端係合部５７が形成され、その後端側には、主体金具５０内にセンサ素子１０を加締め保持するための加締め部５３が形成されている。
【００２９】
また、主体金具５０の内周で雄ねじ部５１付近には段部５４が形成されている。この段部５４には、センサ素子１０を保持する金属カップ２０の先端周縁部２３が係止されている。さらに、主体金具５０の内周には滑石リング２６が、自身をセンサ素子１０に挿通させた状態で、金属カップ２０の後端側から装填されている。そして、滑石リング２６を後端側から押さえるように、筒状のスリーブ２７が主体金具５０内に嵌め込まれている。
【００３０】
スリーブ２７の後端側外周には段状をなす肩部２４が形成されており、その肩部２４には、円環状の加締めパッキン２９が配置されている。この状態で主体金具５０の加締め部５３が、加締めパッキン２９を介してスリーブ２７の肩部２４を先端側に向けて押圧するように加締められている。スリーブ２７に押圧された滑石リング２６は主体金具５０内で押し潰されて細部にわたって充填されている。この滑石リング２６と、金属カップ２０内にあらかじめ装填された滑石リング２２とによって、金属カップ２０およびセンサ素子１０が主体金具５０内で位置決め保持される。主体金具５０内の気密は加締め部５３とスリーブ２７の肩部２４との間に介在される加締めパッキン２９によって維持され、燃焼ガスの流出が防止される。
【００３１】
センサ素子１０は、その後端部１２が主体金具５０の後端（加締め部５３）よりも後方に突出されており、その後端部１２には、絶縁性セラミックスからなる筒状のセパレータ６０が被せられている。セパレータ６０は、センサ素子１０の後端部１２に形成された５つの電極パッド１６とそれぞれ電気的に接続される５つの接続端子６１（図２ではそのうちの２つを図示している。）を内部に保持すると共に、それら各接続端子６１と、ガスセンサ１の外部に引き出される５本のリード線６５（図１，図２ではそのうちの３本を図示している。）との各接続部分を収容して保護している。
【００３２】
そして、セパレータ６０が嵌められたセンサ素子１０の後端部１２の周囲を囲うように、筒状の外筒３０が配設されている。外筒３０はステンレス（例えばＳＵＳ３０４）製であり、主体金具５０の後端係合部５７の外周に自身の先端側の開口端３６が係合されている。その開口端３６は、外周側から加締められ、更に外周を一周してレーザ溶接が施されて後端係合部５７に接合されており、外筒３０と主体金具５０とが一体に固定されている。
【００３３】
また、外筒３０とセパレータ６０との間の間隙には、金属製で筒状の保持金具７０が配設されている。保持金具７０は自身の後端を内側に折り曲げて構成した支持部７１を有し、自身の内部に挿通されるセパレータ６０の後端側外周に鍔状に設けられた鍔部６２を支持部７１に係止させて、セパレータ６０を支持している。この状態で、保持金具７０が配置された部分の外筒３０の外周面が加締められ、セパレータ６０を支持した保持金具７０が外筒３０に固定されている。
【００３４】
そして外筒３０の後端側の開口には、フッ素系ゴム製のグロメット７５が嵌合されている。グロメット７５は５つの挿通孔７６（図２ではそのうちの１つを図示している。）を有し、各挿通孔７６に、セパレータ６０から引き出された５本のリード線６５が気密に挿通されている。この状態でグロメット７５は、セパレータ６０を先端側に押圧しつつ、外筒３０の外周から加締められて、外筒３０の後端に固定されている。
【００３５】
主体金具５０に保持されたセンサ素子１０は、その先端部１１が、主体金具５０の先端部（先端係合部５６）より突出された状態となる。この先端係合部５６には、センサ素子１０の先端部１１を、排気ガス中のデポジット（燃料灰分やオイル成分など被毒性の付着物質）による汚損や被水などによる折損等から保護するためのプロテクタ８が嵌められ、レーザ溶接によって固定されている。プロテクタ８は、側面に複数の孔を有した有底筒状の内側プロテクタ９０と、内側プロテクタ９０の外周面との間に間隙を有した状態で内側プロテクタ９０の径方向周囲を取り囲む筒状をなし、側面に複数の孔を有した外側プロテクタ８０とから構成される２重構造を有する。
【００３６】
内側プロテクタ９０について説明する。図３に示すように、内側プロテクタ９０は、筒状をなし、その外径が主体金具５０の先端係合部５６よりも小さく形成された後端側周壁９１と、該後端側周壁９１の先端側に設けられ、後端側周壁９１よりも径方向に縮径された先端側周壁９２と、該先端側周壁９２の先端側の開口を塞ぐように設けられた底壁９３とを有する。後端側周壁９１の後端側に形成された基端部９５は、先端係合部５６に係合するように拡径されている。
【００３７】
そして、後端側周壁９１の基端部９５寄りには複数（本実施の形態では６個）の内側導入孔１３０が周方向に各々形成されている。一方、先端側周壁９２寄りには、同様に、複数（本実施の形態では６個）の内側導入孔１４０が周方向に各々形成されている。内側導入孔１３０と内側導入孔１４０とは互いに千鳥状に配置されている。また、先端側周壁９２の先端側には、内部に向けて切り込み状に開口された複数の水抜き孔９６が各々設けられている。底壁９３の中心部には、排出口９７が開口されている。このような形状からなる内側プロテクタ９０の後端側周壁９１の基端部９５が、主体金具５０の先端係合部５６の外周に係合され、その状態で外周を一周してレーザ溶接が施されており、内側プロテクタ９０が主体金具５０に固定されている。
【００３８】
外側プロテクタ８０について説明する。図３に示すように、外側プロテクタ８０は、筒状をなし、その外径が主体金具５０の先端係合部５６よりも小さくかつ、内側プロテクタ９０の後端側周壁９１の外径よりも大きく形成された周壁８２を備えている。周壁８２の後端側に形成された基端部８１は、先端係合部５６及び内側プロテクタ９０の基端部９５に係合するように拡径されている。
【００３９】
そして、周壁８２の先端側には矩形状の複数の外側導入孔８５（図１，図３参照）が各々形成されている。これら外側導入孔８５は、プロテクタ８の軸線方向において、内側導入孔１３０，１４０に対して軸線Ｏ方向において重ならない位置に配置されている。これにより、外側導入孔８５から入る水滴を、内側プロテクタ９０に付着させることができるので、水滴が直接、内側導入孔１３０，１４０から内側プロテクタ９０の内部に入ることを抑制できる。これら外側導入孔８５には、内側に向けて延出するガイド体８６が設けられている。これらガイド体８６は、外部から外側導入孔８５を介して、外側プロテクタ８０内に導入される排気ガスに、内側プロテクタ９０の先端側周壁９２の外周面を取り囲む状態で旋回流を生じさせる機能を担う。
【００４０】
このような形状からなる外側プロテクタ８０の周壁８２の基端部８１が、内側プロテクタ９０の基端部９５の外周に係合され、その状態で外周にレーザ溶接が施されている。これにより、外側プロテクタ８０もまた内側プロテクタ９０と共に主体金具５０に固定されている。そして、外側プロテクタ８０と内側プロテクタ９０との間の間隙を閉じるように、外側プロテクタ８０の先端部８３が、内側プロテクタ９０の先端側周壁９２に向けて内側に折り曲げられている。
【００４１】
そして、図３，図４に示すように、上記構造からなるプロテクタ８において、内側プロテクタ９０の先端側周壁９２の外周面には、リング状の多孔質体１００が装着されている。この多孔質体１００の材質は、例えば、金属、セラミック、ガラスのいずれか１種以上を含有すればよく、少なくとも耐熱性を備えるものであればよい。
【００４２】
また、図４に示すように、多孔質体１００の外周面には、各ガイド体８６の先端部が当接している。これにより、多孔質体１００は径方向に付勢されてその位置に保持されている。なお、多孔質体１００の保持方法については、これ以外にも、例えば、接着剤等で内側プロテクタ９０の外周面に固定してもよく、また、多孔質体１００を先端側周壁９２に圧入させてもよく、他の保持部材等で保持させてもよい。また、本実施形態では、全てのガイド体８６の先端部を多孔質体１００の外周面に当接させているが、一部のガイド体８６の先端部を多孔質体１００の外周面に当接させてもよい。
【００４３】
次に、排気ガスがプロテクタ８内に導入される過程について説明する。図３に示すように、まず、排気ガスは、外側プロテクタ８０の外側導入孔８５から内側に流れる。排気ガスはガイド体８６に沿って流れ、多孔質体１００に接触しつつ、内側プロテクタ９０の先端側周壁９２及び後端側周壁９１の外周を取り囲む状態で旋回流を生じる。このとき、排気ガスはガス成分と水分とに分離される。ガス成分は内側導入孔１３０，１４０から内側プロテクタ９０内に導入され、センサ素子１０に接触し、排出口９７から外部に排出される。
【００４４】
一方、分離された水分は多孔質体１００の孔内に蓄えられる。多孔質体１００に蓄えられた水分は周囲の熱で蒸発するが、多孔質体１００から水分が漏れた場合でも、外側プロテクタ８０の先端と内側プロテクタ９０の先端部の外周面との間隙から外部に排出される。また、多孔質体１００に蓄えられず、水抜き孔９６から内側プロテクタ９０内に進入した水分は、排出口９７から外部に排出される。
【００４５】
このように、先端側周壁９２の外周面上に多孔質体１００を配置することで、先端側周壁９２に付着した水滴を、多孔質体１００にて蓄えることができ、水滴が先端側周壁９２、後端側周壁９１を伝って内側導入孔１３０，１４０から内部に入ることを抑制できる。
【００４６】
特に、この多孔質体１００は、外側プロテクタ８０の外側導入孔８５に対して径方向に対向する先端側周壁９２の外面上に周方向にわたって配置されている。これにより、外側導入孔８５から入ってきた水滴を直接、多孔質体１００の外周面に当てることができるので、効率よく多孔質体１００に水滴を蓄えることができる。
【００４７】
また、多孔質体１００は、内側プロテクタ９０の先端側周壁９２の外周面に設けられており、内側導入孔１３０，１４０を塞がない位置に配置されている。これにより、多孔質体１００に蓄えられた水滴が、内側導入孔１３０、１４０を通過する排気ガスの影響により、内側導入孔１３０，１４０から内側プロテクタ９０内に進入するのを防止できる。
【００４８】
その上、多孔質体１００と外側プロテクタ８０の周壁８２との間は離間している。よって、外側導入孔８５から導入された排気ガスが、多孔質体１００を通過することなく、内側導入孔１３０，１４０に到達できる。これにより、多孔質体１００に水滴を蓄えたとしても、排気ガスが良好に内側導入孔１３０，１４０を通過して内側プロテクタ９０の内側に入ることができる。
【００４９】
さらに、上記したように、各ガイド体８６の先端部が多孔質体１００に向けて案内している。これにより、排気ガスを多孔質体に確実に当てることができ、排気ガスに含まれる水滴を多孔質体１００に確実に付着させることができる。
【００５０】
さらに、また、上記したように、内側プロテクタ９０の先端側周壁９２は、後端側周壁９１よりも縮径されており、多孔質体１００は、その先端側周壁９２の外面上に配置されている。これにより、内側プロテクタ９０と外側プロテクタ８０との間隙を狭めることなく、内側プロテクタ９０の先端側周壁９２にて多孔質体１００を容易に保持できる。
【００５１】
次に、本発明の第２実施形態であるガスセンサ１５０について、図５，図６を参照して説明する。第２実施形態は、第１実施形態の変形例である。ガスセンサ１５０は、第１実施形態と構造の異なるプロテクタ１８と、形状の異なる多孔質体２００とを備え、それ以外の構造については、第１実施形態のガスセンサ１と同様である。従って、ここでは、プロテクタ１８の構造と、多孔質体２００の形状とを中心に説明する。なお、第１実施形態のガスセンサ１と同じ部分については、第１実施形態と同じ符号を付して説明する。
【００５２】
まず、プロテクタ１８の構造について説明する。図５に示すように、プロテクタ１８は、第１実施形態と同様に、内側プロテクタ１９０と、内側プロテクタ１９０の外周面との間に間隙を有した状態で内側プロテクタ１９０の径方向周囲を取り囲む外側プロテクタ１８０とから構成される２重構造を有する。
【００５３】
内側プロテクタ１９０は、第１実施形態と同様に、後端側周壁１９１、先端側周壁１９２、底壁１９３を備えている。後端側周壁１９１には、内側導入孔１３０，１４０が各々設けられ、底壁１９３の中心には、排出口１９７が設けられている。一方、外側プロテクタ１８０は、第１実施形態と同様の周壁１８２を備え、その先端側は底壁１８３によって閉じられている。周壁１８２には、外側導入孔１８５が設けられている。底壁１８３には、複数の排出口１８７（図５ではそのうちの２つを図示している。）が各々設けられている。外側プロテクタ１８０の底壁１８３と、内側プロテクタ１９０の底壁１９３との間には間隙が形成されている。
【００５４】
次に、多孔質体２００の形状について説明する。図５，図６に示すように、リング状の多孔質体２００は、内側プロテクタ１９０の先端側周壁１９２の外周面に装着されている。そして、図６に示すように、多孔質体２００の軸線方向後端部には、径方向外側に向けて斜め後方に突出する８本の突出部２０１が設けられている。各突出部２０１は、外側プロテクタ１８０に設けられた外側導入孔１８５に対応する位置であって、外側プロテクタ８０と内側プロテクタ９０との間隙内で、外側導入孔１８５と内側導入孔１３０，１４０とを直線的に結ぶ経路を遮る位置に各々配置されている。これら突出部２０１の各先端部は、外側プロテクタ１８０の内面に接触している。なお、多孔質体２００の材質は、第１実施形態の多孔質体１００と同じである。
【００５５】
このような構造を備えるプロテクタ１８において、排気ガスは、外側プロテクタ１８０の外側導入孔１８５から内側プロテクタ１９０の内側導入孔１３０，１４０に向けて流れる。その経路内には、多孔質体２００の突出部２０１が配置されているので、排気ガスは、突出部２０１を回避して内側導入孔１３０、１４０に到達することになる。これに対し、内側プロテクタ１９０の先端側周壁１９２に付着しない一部の水滴は、多孔質体２００の突出部２０１に対して付着することになる。よって、内側プロテクタ１９０の先端側周壁１９２に付着しない一部の水滴についても多孔質体２００に蓄えることができる。さらに、突出部２０１の各先端部が、外側プロテクタ１８０の内面に接触しているので、内側プロテクタ１９０の先端側周壁９２に付着しない一部の水滴を、より効果的に多孔質体２００に蓄えることができる。また、多孔質体２００から漏れた水滴は、外側プロテクタ１８０の排出口１８７から外部に排出される。なお、第２実施形態の多孔質体２００を第１実施形態のプロテクタ８内に設けてもよい。
【００５６】
次に、第３実施形態のガスセンサ２５０について、図７を参照して説明する。第３実施形態は、第２実施形態の変形例である。ガスセンサ２５０は、第２実施形態の多孔質体２００の形状を変更した多孔質体３００をプロテクタ２８内に設けている。それ以外の構造については、第１実施形態のガスセンサ１と同様である。従って、ここでは多孔質体３００の形状を中心に説明する。なお、第１，第２実施形態のガスセンサ１，１５０と同じ部分については、第１，第２実施形態と同じ符号を付して説明する。
【００５７】
まず、プロテクタ２８の構造について説明する。図７に示すように、プロテクタ２８は、第２実施形態と同じ内側プロテクタ１９０と、第２実施形態と形状の異なる外側プロテクタ２８０とを備えている。外側プロテクタ２８０の底壁２８３の中心には、１つの排出口２８７が設けられている。排出口２８７の位置は、内側プロテクタ１９０の底壁１９３に設けられた排出口１９７の位置に対向している。外側プロテクタ２８０の周壁２８２には、複数の外側導入孔２８５が設けられている。その他の形状については、第２実施形態のプロテクタ１８と同じである。
【００５８】
次に、多孔質体３００の形状について説明する。図７に示すように、多孔質体３００は、有底円筒状に形成され、円筒状の周壁３０１と、該周壁３０１の軸線方向先端部に設けられた底壁３０２と、周壁３０１の軸線方向後端部に設けられ、径方向外側に向けて斜め後方に突出する８本の突出部３０３とから構成されている。即ち、底壁３０２を備えている点が第２実施形態の多孔質体２００と異なっている。底壁３０２は、外側プロテクタ２８０の底壁２８３と、内側プロテクタ１９０の底壁１９３との間の間隙を埋めるようにして配置されている。多孔質体３００の底壁３０２の中心には、排出口３０５が設けられている。排出口３０５は、外側プロテクタ２８０の排出口２８７と、内側プロテクタ１９０の排出口１９７とに対応している。なお、多孔質体３００の材質は、第１実施形態の多孔質体１００と同じである。
【００５９】
このような構造を備えるプロテクタ２８では、排出口２８７、排出口３０５及び排出口１９７が直線上に配置されて互いに連通しているので、内側プロテクタ１９０内において、センサ素子１０に接触したガス成分を、排出口２８７、排出口３０５及び排出口１９７から外部に良好に排出できる。さらに、多孔質体３００から漏れた水滴は、排出口３０５から、外側プロテクタ２８０の排出口２８７を介して外部に排出される。
【００６０】
なお、本発明のガスセンサは、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態に限られるものではなく、種々、変更可能である。例えば、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態は、ガスセンサとして、上記では酸素センサを例に挙げたが、全領域空燃比センサ、ＮＯｘセンサ、ＨＣセンサなどにも適用可能である。
【００６１】
また、上記実施形態において、内側プロテクタ９０には内側導入孔１３０，１４０を上下２段にして設けているが、何れか一方の一段でもよく、又は上下３段以上にしてもよい。また、外側プロテクタ８０、１８０、２８０に設ける外側導入孔８５の数は、上記実施形態に限定されない。
【００６２】
さらに、第１実施形態のガスセンサ１において、外側プロテクタ８０の外側導入孔８５にはガイド体８６が無くてもよい。また、第２、第３実施形態の外側プロテクタ１８０，２８０の外側導入孔１８５にガイド体（図４に示すガイド体８６）を設けてもよい。
【００６３】
さらに、本実施形態１、２では、多孔質体１００、２００が外側プロテクタ８０、１８０の外側導入孔８５、１８５に対して径方向に対向する先端側周壁９２、１９２の外面上に周方向にわたって配置されているが、図８に示すように、多孔質体４００を配置してもよい。この図８は第１実施形態の変形例であるため、多孔質体４００以外の部位については省略、又は簡略する。多孔質体４００は、外側導入孔８５から内側導入孔１３０、１４０までの先端側周壁９２の外周面上の区間のみに配置されている。このような区間のみに多孔質体４００を配置しても、先端側周壁９２に付着した水滴を、多孔質体４００にて蓄えることができ、水滴が先端側周壁９２、後端側周壁９１を伝って内側導入孔１３０，１４０から内部に入ることを抑制できる。
【００６４】
さらに、本実施形態１、２では、多孔質体１００、２００が外側プロテクタ８０、１８０と周方向にわたって離間しているが、図９に示すように、多孔質体５００と外側プロテクタ１８０との少なくとも一部が離間していてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１、１５０、２５０  ガスセンサ
８、１８、２８      プロテクタ
１０          センサ素子
１１          先端部
５０          主体金具
８０、１８０、２８０  外側プロテクタ
８２、１８２  周壁
８５、１８５  外側導入孔
８６          ガイド体
９０、１９０  内側プロテクタ
９１、１９１  後端側周壁
９２、１９２  先端側周壁
９３、１９３  底壁
９７、１９７  排出口
１００、２００、３００  多孔質体
１３０、１４０  内側導入孔
１８３          底壁
１８７          排出口
２０１、３０３  突出部
２８３          底壁
２８７          排出口
３０１          周壁
３０２          底壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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