(57)【要約】      （修正有）【課題】撥水フィルタの破損を招く虞のない信頼性の高いガスセンサを提供する。【解決手段】フィルタ支持部材１５は、一端が閉塞する有底筒状に形成された筒部１５０と、筒部１５０の側面に設けた支持部材通気孔１５２とを備え、フィルタ支持部材１５を覆うようにフィルタ１６０が被せられ、遮蔽手段として、支持部材通気孔１５２の開口方向の延長線上に封止部材４０の基端側の一部を突き出させて封止部材突部４４を形成する。外部から高圧水がガスセンサ１の基端部に噴射されても、任意の方向から噴射される高圧水に対して、基端部を封止する封止部材４０に設けた封止部材突部４４が障壁となり、高圧水が支持部材通気孔１５２上の撥水フィルタ１６に直接当たり難くなり、また、封止部材突部４４に遮断されない角度から噴射された高圧水は開口方向に対して斜めに衝突することになり衝撃力が弱まるため撥水フィルタ１６の損傷を回避できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、基準ガスとして導入される大気中の特定ガス成分の濃度に基づいて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素子と、上記ガスセンサ素子の出力を外部に伝達するリード線と、上記ガスセンサ素子を収容する略筒状の筐体と、上記リード線を保持しつつ上記筐体の基端側を閉塞すると封止部材と、該封止部材を軸方向に貫通し、上記筐体の内側に大気を導入する大気導入孔に嵌入させたフィルタ支持部材と、該フィルタ支持部材に設けた支持部材通気孔を覆い、上記支持部材通気孔から上記支持部材の内側への気体の透過は許容し、液体の透過は遮断する撥水フィルタと、を具備するガスセンサにおいて、
上記支持部材通気孔の開口方向の延長線上に上記封止部材の一部を軸方向に突き出させた封止部材突部を設けたことを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
上記支持部材を、基端側が閉塞し、先端側が開口する略有底筒状に形成すると共に、上記支持部材通気孔を支持部材の側面に穿設して、上記支持部材通気孔の開口方向を上記ガスセンサの中心軸に対して垂直方向に向けた請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
上記支持部材通気孔を覆う上記撥水フィルタの表面から対向する上記封止部材突部との間に間隙を設けた請求項１又は２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
上記封止部材突部の軸方向の高さを上記支持部材通気孔の開口上端縁の位置よりも高く形成した請求項１ないし３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項５】
上記封止部材突部を、上記撥水フィルタの外周面から所定の間隙を設けて形成すると共に、上記支持部材通気孔の開口上端縁の位置を基準とした上記封止部材突部の軸方向の高さを、上記封止部材通気孔の開口上端縁と上記封止部材突部の上端縁とを結ぶ直線と上記撥水フィルタの外周面とのなす角度が３０°以下となるように設定した請求項１ないし４のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項６】
上記支持部材通気孔を覆う上記撥水フィルタの中心を通り上記封止部材突部の表面に接する直線と上記撥水フィルタの表面に接する直線とのなす角度が３０°以下となるように上記封止部材突部の水平方向の大きさを設定した請求項１ないし４のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項７】
上記支持部材通気孔の穿設位置を、上記封止部材の表面に露出する高さに設けた請求項１ないし５のいずれか１項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、自動車エンジン等の燃焼排気中の特定ガス成分濃度を検出するガスセンサの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車エンジン等の内燃機関の燃焼排気流路に、燃焼排気中に含まれる酸素等の特定ガス成分の濃度を検知するガスセンサを配設して、検知された特定ガス成分の濃度によって空燃比制御や排気処理触媒の温度制御等を行っている。
【０００３】
このようなガスセンサとして、ジルコニア等の酸素イオン伝導性固体電解質の基体表面に被測定ガスに接する測定電極層と基準ガスとして導入された大気に接する基準電極層とを施した酸素濃度検出素子を具備し、被測定ガス中の酸素濃度と基準ガス中の酸素濃度との差によって両電極間に発生する電位差を検出して被測定ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサ等が広く用いられている。
【０００４】
これらのガスセンサは、通常、高温環境下で使用され、また、エンジンルーム以外に車両の足回りに近い排気管等にも搭載され等、厳しい環境下に晒されている。
また、外部からの水滴等の侵入があるとガスセンサ素子の破損や誤動作を招く虞があり、これを防止するために高い防水性が必要とされている。
一方、基準電極層は基準ガスとなる大気に接しなければならず、外部との良好な通気性が確保されなければならない。
【０００５】
このような課題に対して、特許文献１には、基準ガス室と、前記基準ガス室と大気を通気状態に維持する通気経路と、を有するガスセンサであって、前記通気経路を閉塞するように、通気性と防水性を有するシート状のフィルタが設けられ、前記フィルタは、第１軸方向に伸び易く、前記第１軸に垂直な第２軸方向に伸び難く、前記フィルタは、前記第１軸方向に短く、前記第２軸方向に長い形状であること、を特徴とするガスセンサが開示されている。
特許文献１にあるような撥水フィルタを用いることによって、防水性と通気性との両立を図ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、このようなガスセンサを自動車の排気管に設けた場合に、高圧洗車機等の高い水圧の洗浄水が撥水フィルタに直接噴射され、撥水フィルタが水圧に抗しきれず破れる虞がある。
【０００７】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、簡易な構造で、基準ガスとしての大気の導入は容易でありながらも高圧水に晒されても撥水フィルタの破れを生じることがなく耐久性に優れた構造の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】
請求項１の発明では、少なくとも、基準ガスとして導入される大気中の特定ガス成分の濃度に基づいて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素子と、上記ガスセンサ素子の出力を外部に伝達するリード線と、上記ガスセンサ素子を収容する略筒状の筐体と、上記リード線を保持しつつ上記筐体の基端側を閉塞すると封止部材と、該封止部材を軸方向に貫通し、上記筐体の内側に大気を導入する大気導入孔に嵌入させたフィルタ支持部材と、該フィルタ支持部材に設けた支持部材通気孔を覆い、上記支持部材通気孔から上記支持部材の内側への気体の透過は許容し、液体の透過は遮断する撥水フィルタを具備するガスセンサにおいて、上記支持部材通気孔の開口方向の延長線上に上記封止部材の一部を軸方向に突き出させた封止部材突部を設ける。
【０００９】
請求項１の発明によれば、高圧洗浄機等の高圧水が上記ガスセンサの撥水フィルタの近傍に噴射された場合であっても、上記フィルタ支持部材に設けた支持部材通気孔の開口方向の延長線上に上記封止部材突部が設けられているので、この封止部材突部が障壁となって、上記支持部材通気孔上に設けられた撥水フィルタに直接高圧水が衝突することがなく、撥水フィルタの損傷を防止できる。
また、上記封止部材の全部を突き出させるのではなく、上記支持部材通気孔の開口方向を遮る特定の位置で上記封止部材の一部を突き出させているので、上記封止部材突部の形成されていない部分が、上記ガスセンサの基端部に侵入した水の排出経路となるため、上記撥水フィルタの周囲に滞留した水分が時間を掛けて上記撥水フィルタを透過してガスセンサ内に侵入する虞がない。
したがって、簡易な構成により、信頼性、耐久性の高いガスセンサが実現できる。
【００１０】
請求項２の発明では、上記支持部材を、基端側が閉塞し、先端側が開口する略有底筒状に形成すると共に、上記支持部材通気孔を支持部材の側面に穿設して、上記支持部材通気孔の開口方向を上記ガスセンサの中心軸に対して垂直方向に向ける。
【００１１】
請求項２の発明によれば、ガスセンサの側面方向からの高圧水は、上記封止部材突部によって遮断されるため上記撥水フィルタの損傷を抑制できるのに加え、上記封止部材突部によって遮断できないガスセンサの軸方向からの高圧水に対して上記支持部材通気孔の開口方向が直交するため、本質的に上記撥水フィルタの損傷を招くことがない。したがって、さらにガスセンサの耐久性、信頼性が向上する。
【００１２】
請求項３の発明では、上記支持部材通気孔を覆う上記撥水フィルタの表面から対向する上記封止部材突部との間に間隙を設ける。
【００１３】
請求項３の発明によれば、上記支持部材通気孔が上記封止部材突部によって塞がれることがないので充分な通気性を確保した上で、上記撥水フィルタの破損を防止することができる。
【００１４】
請求項４の発明では、上記封止部材突部の軸方向の高さを上記支持部材通気孔の開口上端縁の位置よりも高く形成する。
【００１５】
請求項４の発明によれば、上記ガスセンサの側面方向から高圧水が噴射されても、上記支持部材通気の設けられた位置における上記撥水フィルタへの直接的な高圧水の衝突を避けることができる。
【００１６】
より具体的には、請求項５の発明のように、上記封止部材突部を、上記撥水フィルタの外周面から所定の間隙を設けて形成すると共に、上記支持部材通気孔の開口上端縁の位置を基準とした上記封止部材突部の軸方向の高さを、上記封止部材通気孔の開口上端縁と上記封止部材突部の上端縁とを結ぶ直線と上記撥水フィルタの外周面とのなす角度が３０°以下となるように設定する。
【００１７】
請求項５の発明によれば、任意の方向から噴射される高圧水に対して、上記撥水フィルタに衝突する軸方向の角度が３０°より大きい角度で高圧水が侵入した場合には、上記封止部材突部によって必ず上記撥水フィルタへの衝突が遮断され、上記撥水フィルタに衝突する角度が３０°以下の角度で高圧水が侵入した場合には、高圧水が上記撥水フィルタへ衝突し得るが、衝突角度が３０°以下となるため、撥水フィルタを押圧する圧力は、高圧水が垂直方向から衝突する場合の２分の１以下となる。したがって、本発明によれば、高圧水の衝突により撥水フィルタの損傷が起こり難くなる。
【００１８】
請求項６の発明では、上記支持部材通気孔を覆う上記撥水フィルタの中心を通り上記封止部材突部の表面に接する直線と上記撥水フィルタの表面に接する直線とのなす角度が３０°以下となるように上記封止部材突部の水平方向の大きさを設定する。
【００１９】
請求項６の発明によれば、任意の方向から噴射される高圧水に対して、上記撥水フィルタに衝突する水平方向の角度が３０°より大きい角度で高圧水が侵入した場合には、上記封止部材突部によって必ず上記撥水フィルタへの衝突が遮断され、上記撥水フィルタに衝突する角度が３０°以下の角度で高圧水が侵入した場合には、高圧水が上記撥水フィルタへ衝突し得るが、衝突角度が３０°以下となるため、撥水フィルタを押圧する圧力は、高圧水が垂直方向から衝突する場合の２分の１以下となる。したがって、本発明によれば、高圧水の衝突により撥水フィルタの損傷が起こり難くなる。
【００２０】
請求項７の発明では、上記支持部材通気孔の穿設位置を、上記封止部材の表面に露出する高さに設ける。
【００２１】
請求項７の発明によれば、上記封止部材の寸法バラツキや、膨らみ変形等があっても、上記支持部材通気孔が上記封止部材によって閉塞される虞がないので、確実なガスセンサ内に基準ガスの導入を図り、信頼性の高いガスセンサを実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるガスセンサの全体構成を示す断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるガスセンサの要部を示す展開斜視図。
【図３】本発明の第１の実施形態における本発明の効果を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部断面図。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるガスセンサが効果を発揮するための設計的基準を示し、（ａ）は、縦断面図（ｂ）は、横断面図。
【図５】従来のガスセンサの問題点を説明するための要部断面図。
【図６】本発明の要部である封止部材の変形例を示す平面図及び斜視図。
【図７】本発明の第１の実施形態におけるガスセンサの変形例の要部を示す展開斜視図。
【図８】本発明の第１の実施形態におけるガスセンサの変形例の要部を示す展開斜視図。
【図９】本発明の第２の実施形態におけるガスセンサの概要を示し（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図１０】本発明の第３の実施形態におけるガスセンサの要部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１、図２を参照して本発明の第１の実施形態におけるガスセンサ１の概要について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態におけるガスセンサ１の概要を示し、本図（ａ）は、ガスセンサ１の基端側から見た平面図であり、本図（ｂ）は、断面図であるが、基端側の一部は、本図（ａ）中Ａ−Ａに沿った断面を示し、先端側の一部は、側面を示している。図２は、本発明の要部であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、封止部材４０、撥水フィルタ１６、フィルタ支持部材１５の外観を示す斜視図である。
【００２４】
本発明のガスセンサ１は、例えば、自動車エンジン、自動二輪車エンジン等の内燃機関の燃焼排気流路に載置され、燃焼排気を被測定ガスとし、被測定ガス中の酸素等の特定ガス成分の濃度と基準ガスとして導入した大気中の特定ガス成分の濃度差によって、酸素イオン等の特定のイオン電導性を有する固体電解質体を含むガスセンサ素子１０に生じる電位差を検出して、ＮＯｘ量、空燃比等を算出し、燃焼制御や排気浄化装置制御に利用されるものである。
なお、本発明において、ガスセンサ素子１０の検出対象を限定するものではなく、酸素センサ、ＮＯｘセンサ、空燃比センサ、アンモニアセンサ、ＰＭセンサ、水素センサ等のガスセンサに適宜採用し得るものであるが、以下の実施形態において、被測定ガス中の特定ガス成分として酸素濃度を検出する酸素センサを例として説明する。
【００２５】
ガスセンサ素子１０は、ジルコニア等の酸素イオン伝導性の固体電解質材料を用いて、先端が閉塞する有底筒状に形成された固体電解質基体１００と、固体電解質基体１００の内周表面と外周表面とに形成された、白金又は白金合金からなる多孔質な基準電極層１１０と測定電極層１２０とによって形成されている。
固体電解質基体１００の内側は、基準ガス導入室１０１となり、固体電解質基体１００の中腹には、外側に向かって拡径された基体係止部１０２が形成され、先端側は閉塞され底部１０３が形成されている。
【００２６】
接続金具１１１は、固体電解質基体１００の内径よりも僅かに大きい径の一部切り欠き管状の接続部を縮径しながら固体電解質基体１００の内側に挿嵌されている。上記接続部は、基準電極層１１０と弾性的に密着し、基準電極層１１０と導通状態となっている。
さらに接続金具１１１の先端側には、ヒータ１３を保持するヒータ保持部が形成されている。
ヒータ保持部ヒータ１３の外径よりも僅かに小径となる一部切り欠き管状に形成され、これを拡径した状態でヒータ１３を挿入し、ヒータ１３を弾性的に保持している。
さらに、接続金具１１１の基端側には基準電極端子部１１２が形成され、リード線１１４と圧着金具１１３によって接続されている。
リード線１１４は、外部に設けた図略の電子制御装置に接続され、ガスセンサ素子１０によって検出されたセンサ出力を伝達している。
【００２７】
接続金具１２１は、固体電解質基体１００の基端側頭部１０４の外径よりも僅かに径小の一部切り欠き管状に形成され、これを拡径しながら、固体電解質基体１００頭部に挿嵌して、測定電極層１２０と弾性的に接続状態となっている。
基端側には端子部１２２が形成され、リード線１２４と圧着金具１２３によって接続されている。
リード線１２４は、外部に設けた図略の電子制御装置に接続されている。
【００２８】
ヒータ１３の基端側表面には、ヒータ端子１３１ａ、１３１ｂが形成され、端子線１３２ａ、１３２ｂがロウ付けされている。さらに端子線１３２ａ、１３２ｂは、圧着金具１３３ａ、１３３ｂによって一対の通電線１３４ａ、１３４ｂと接続されている。
ヒータ１３の先端にはヒータ端子１３１ａ、１３１ｂへの通電によって発熱する発熱体１３０が内蔵されている。
【００２９】
リード線１１４、１２４、通電線１３４ａ、１３４ｂは、図略の電子制御装置に接続されている。リード線１１４、１２４、通電線１３４ａ、１３４ｂは、絶縁体１４０によってケーシング３０との電気的絶縁性を維持しながら保持されている。
【００３０】
固体電解質基体１００は、ステンレス等の耐熱性金属材料によって略筒状に形成されたハウジング２０に収容され、基体係止部１０２がハウジング２０の内側が縮径されたハウジング係止部２１に係止し、金属製シール部材、セラミック粉末、セラミック成形体、セラミック製保持部材、金属製封止部材等を介してハウジング加締め部２２が加締められて固定されている。
【００３１】
ハウジング２０の基端側にはボス部２６が形成され、略筒状に形成されたケーシング３０の先端側の大径部３１がボス部２６に挿嵌されレーザ溶接等により固着されている。
ハウジング２０の外周には、ネジ部２４が形成され、図略の内燃機関の燃焼排気流路壁面６０にガスケットを介して螺結され、ガスセンサ素子１０の先端部を被測定ガス６００内に配設している。
【００３２】
ガスセンサ素子１０の被測定ガス６００に晒される部分は、被水を防止するため２重筒構造のカバー体５０（５１、５２）によって覆われている。カバー体５０（５１、５２）は、被測定ガス６００の導入導出を図るために、それぞれ側面開口５１０、５２０、底部開口５１１、５２１が複数穿設され、基端側に形成されたフランジ部でハウジング２０の加締め部２５に加締め固定されている。
【００３３】
ガスセンサ１の基端部を収容する筐体として設けられたケーシング３０は、内側に絶縁体１４０を保持しつつ、基準電極１１０、測定電極１２０、ヒータ端子１３１ａ、１３１ｂのそれぞれに接続されるリード線１１４、１２４、通電線１３４ａ、１３４ｂを覆い、各接続部分を保護している。
絶縁体１４０は、ケーシング３０の内側に載置され、リード線１１４とケーシング３０との電気的絶縁を保持している。絶縁体１４０の大径部１４１の外周壁がケーシング３０の大径部３１の内周壁によって拘束され、絶縁体１４０は、ケーシング３０の径変部底面３２と絶縁体保持金具３４とによって挟持固定されている。
【００３４】
ケーシング３０は、ステンレス等の金属材料を両端が開口する筒状に形成され、先端側の大径部３１がボス部２６に固着され、ケーシング３０の基端側は、小径に縮径され、小径部３３の基端側の開口部は、本発明の要部である封止部材４０によって封止されている。
封止部材４０は、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性弾性部材を略筒状に形成した封止部材基体４１に、リード線１１４、１２４、通電線１３４ａ、１３４ｂを挿通保持する貫通孔４２と、本発明の要部である遮蔽手段として、基端側に向かって突出する封止部材突部４４が設けられ、さらに中心に設けた封止部材通気孔４５には、フィルタ支持部材１５が挿嵌され、フィルタ支持部材１５の側面部１５０に設けた支持部材通気孔１５２を覆うように、撥水フィルタ１６が介装されている。
撥水フィルタ１６は、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂の成形体を融点以下の加熱温度で１軸以上の方向に延伸することにより、気体の透過は許容し、液体の透過は阻止する多孔質繊維構造体としたものを略有底筒状に形成してある。  
【００３５】
本実施形態においては、フィルタ支持部材１５は、基端側に閉塞する底部１５３を設け、先端側が開口し、開口端に外径方向に向かって広がるフランジ部１５４を設けたハット型に形成され、側面部１５０には、大気側と基準ガス導入部１５１とを貫通する支持部材通気孔１５２が穿設されており、支持部材通気孔１５２の開口方向は、中心軸に対して直交する水平方向に向かって形成されている。
フィルタ支持部材１５を覆うように撥水フィルタ１６が被せられ、封止部材４０に設けた封止部材通気孔４５内に嵌入され、フィルタ支持部材１５のフランジ部１５４が、封止部材４０の封止部材通気孔４５の下端に内側に向かって僅かに膨出するように設けられた係止部４７に係止固定され、フィルタ支持部材１５に穿設した支持部材通気孔１５２が、封止部材４０の平面部４６から所定の高さで露出するようになっている。
ケーシング３０の加締め部３５において、封止部材４０が、リード線１１４、１２４、通電線１３４ａ、１３４ｂ、撥水フィルタ１６、フィルタ支持部材１５と共に加締め固定されている。
なお、リード線１１４、１２４、通電線１３４ａ、１３４ｂを挿入する貫通孔４２の内周には内側に向かって突出する小径部４３が形成されており、リード線１４、１２４、通電線１３４ａ、１３４ｂを挿入し加締め固定したときの気密性を高めてある。
撥水フィルタ１６を透過してフィルタ支持部材１５の支持部材通気孔１５２から基準ガス導入部１５１内に導入された大気は、絶縁体１４０の貫通孔１４１を通過して、ケーシング３０の内側に導入され、さらに、固体電解質体１００の基端側開口から基準ガス室１０１内に導入される。
【００３６】
ここで、図３を参照して本発明の要部であるガスセンサ１の基端側の構造、及び、本発明の効果について詳述する。
図３（ａ）は、本実施形態におけるガスセンサ１の基端側の平面図、（ｂ）は、断面図である。
フィルタ支持部材１５の支持部材側面部１５０には、内側の大気導入孔１５１に連通し、ケーシング３０の内側に基準ガスとして大気を導入する支持部材通気孔１５２が形成されている。
支持部材通気孔１５２の開口方向の延長線上の支持部材通気孔１５２に対向する位置には、封止部材４０の基端側表面を略円柱状に突き出させ、封止部材突部４４が形成されている。
このため任意の方向から高圧水が噴射されても、支持部材通気孔１５２の開口方向に一致する角度から侵入する高圧水は封止部材突部４４に衝突するため、フィルタ支持部材１５の支持部材通気孔１５２を覆う撥水フィルタ１６のフィルタ側面部１６０に高圧が作用することがなく、撥水フィルタ１６のフィルタ側面部１６０に到達するときには圧力が低下しており、撥水フィルタ１６を損傷することなく、基準ガス導入部１５１内への侵入を阻止され、撥水フィルタ１６を透過する大気のみが通気路１５２を通って、基準ガス導入部１５１を経由してガスセンサ素子１０の基準ガス室１０１内に導入される。
また、リード線１１４、１２４及び通電線１３４ａ、１３４ｂも高圧水が直接撥水フィルタに衝突するのを防止する遮蔽手段となり得る。
また、撥水フィルタ１６は、支持部材１５の側面部１５０及び底部１５３に支えられているため、支持部材通気孔１５２の開口部を覆う部分以外に高圧水が衝突しても損傷されることがない。
【００３７】
図４を参照して、本発明の効果を発揮し得る支持部材通気孔１５２と封止部材突部４４との位置関係について説明する。
本図（ａ）に示すように、封止部材突部４４は、撥水フィルタ１６のフィルタ側面部１６０の外周面から所定の間隙Ｄを設けて形成され、さらに、支持部材通気孔１５２の開口上端縁の位置を基準とした封止部材突部４４の突出高さｈ１は、支持部材通気孔１５２の開口上端と封止部材突部４４の上端縁とを結ぶ直線と撥水フィルタ１６のフィルタ側面部１６０の外周面とのなす角度θＶが３０°以下、即ち、高さｈ１が間隙Ｄの約１．７倍（√３倍）以上とするのが望ましい。
このような高さｈ１に封止部材突部４４を設ければ、任意の方向から噴射された高圧水に対して、封止部材突部４４に衝突せず、支持部材通気孔１５２上の撥水フィルタ１６のフィルタ側面部１６０に直接衝突することがあっても、その衝突角度は、フィルタ側面部１６０の外周面に対して３０°以下の角度となるため、作用する水圧は、垂直方向から衝突する場合の２分の１以下の圧力となるため、撥水フィルタ１６が破損され難くなり、フィルタ側面部１６０の外周面に対して３０°より大きい角度で侵入する高圧水は必ず封止部材突部４４に衝突するため確実に撥水フィルタ１６の損傷を阻止できる。
【００３８】
また、支持部材通気孔１５２の穿設位置は、支持部材通気孔１５２の開口下端が、封止部材４０の平面部４６よりも所定の高さｈ２以上（例えば、０．８ｍｍ）となり、必ず封止部材４０の表面から露出する位置に設定されている。
これは、ケーシング３０の基端部を加締めたときに封止部材４０の平面部４６が膨らんだり、封止部材４０の寸法にバラツキがあったりしても、封止部材４０によって支持部材通気孔１５２が閉塞されことがなく、充分な通気性を確保するためである。
【００３９】
さらに、本図（ｂ）に示すように、封止部材突部４４を半径Ｒの円柱状に形成した場合、支持部材通気孔１５２の開口中心の延長線上において撥水フィルタ１６の中心を通り封止部材突部４４の外周に接する直線と、撥水フィルタ１６のフィルタ側面部１６０の外周面に接する直線とのなす角度θＨが、３０°以下となるような大きさ、即ち、間隙Ｄの約６．５倍（√３／（２−√３）倍）以上の大きさで半径Ｒを設定するのが望ましい。
このような大きさに封止部材突部４４を設ければ、任意の方向から高圧水が噴射されても、撥水フィルタ１６に衝突する角度θＨが３０°以下となり、作用する水圧は、正面から衝突する場合の２分の１以下になる。加えて、封止部材突部４４に衝突しない角度で侵入した場合であっても、封止部材突部４４の外周近傍を通過する高圧水はコワンダ効果によって封止部材突部４４に沿うように侵入方向が曲げられるのでさらに、撥水フィルタ１６の損傷を生じ難くなる。
なお、本実施形態においては、フィルタ支持部材１５の内径はφ３．２ｍｍで、支持部材側面部１５０の板厚に、０．３ｍｍで成形されており、支持部材通気孔１５２の開口径は、φ０．８ｍｍで、封止部材４０の平面部から支持部材通気孔１５２の開口下端までの高さｈ２が０．８ｍｍとなる位置に穿設されている。
撥水フィルタ１６は、肉厚０．３ｍｍの多孔質繊維状の撥水シートが用いられ、封止部材４０から露出する突き出し長さは、２．９ｍｍに設定されている。
封止部材４０の外径は、φ１４ｍｍで、封止部材突部４４は、外径φ４．５ｍｍ（Ｒ＝２．２５ｍｍ）で、ガスセンサ１と同心のピッチ径φ９．５ｍｍの円周上に設けられている。
封止部材突部４４は、封止部材４０の平面部４６からの突出高さが３ｍｍに形成され、支持部材通気孔１５２の開口上端からの高さｈ１は、１．４ｍｍとなっている。
また、リード線１１４、１２４及び通電線１３４ａ、１３４ｂが挿通されるリード孔４２は、ピッチ径φ９．１ｍｍの位置に設けられている。
本実施形態において、上述の設計条件を満し、撥水フィルタ１６の損傷を生じ難くなっている。
【００４０】
また、本発明のように、封止部材４０の一部を突き出させて封止部材突部４４を形成するのではなく、撥水フィルタ１６の周囲を全周に渡って覆うように形成すると、高圧水の直接的な衝突は避けられるが、撥水フィルタ１６と突部との間隙に水分が滞留し、これが時間を掛けて撥水フィルタ１６に浸透する虞がある。
そこで、本発明においては、封止部材４０の基端側端面の一部を突き出させて封止部材突部４４を形成することにより、支持部材通気孔１５２上の撥水フィルタ１６への高圧水の直接的な衝突を避けるだけでなく、排水を速やかに行い、基準ガス導入部１５１内への時間を掛けた緩やかな浸水も防ぐことができるのである。
【００４１】
ここで、図５を参照して、従来のガスセンサの問題点について詳述する。
例えば、本図（ａ）及び（ｂ）に示す、高圧水を遮蔽する遮蔽手段のない、従来のガスセンサ１ｘでは、本図（ａ）に示すように、低圧水が衝突した場合には、支持部材通気孔１５２ｘ上の部分１６１ｘが撓み、大気のみが通過し、水分は撥水されるが、本図（ｂ）に示すように、撥水フィルタの撓みによって吸収できる圧力を超えた高圧水が直接衝突した場合には、撥水フィルタ１６０ｘの支持部材通気孔１５２ｘ上の部分１６１ｘに破れが生じる虞がある。
また、本図（ｃ）に示すようなガスセンサ１ｙでは、フィルタ支持部材１５０ｙのように、支持部材通気孔１５２ｙを穿設する部分を湾曲させ、撥水フィルタ１６０ｙとの間に空間１５３ｙを形成することにより、通気性が向上し、低圧水に対しては、撥水フィルタ１６０ｙが撓んで対抗することができるが、本図（ｄ）に示すように、高圧水が衝突し、フィルタ支持部材１５０ｙの湾曲面に密接し、さらに、高圧水が衝突し続けると、支持部材通気孔１５２ｙ上の部分１６１ｙは、高圧水の圧力に耐えきれず破れを生じる虞がある。
さらに、本図（e）、（ｆ）に示すようなガスセンサ１ｚでは、フィルタ支持部材１５ｚが筒状に形成され、フィルタ支持部材１５ｚの一方の開口端が支持部材通気孔１５２ｚとなっている。このような場合、本図（e）に示すように、低圧水が衝突した場合には、支持部材通気孔１５２ｚ上の部分１６１ｚが撓み、大気のみが通過し、水分は撥水されるが、本図（ｆ）に示すように、撥水フィルタの撓みによって吸収できる圧力を超えた高圧水が直接衝突した場合には、撥水フィルタ１６０ｘの支持部材通気孔１５２ｘ上の部分１６１ｚに破れが生じる虞がある。
特に、本図（ｅ）、（ｆ）に示すような、撥水フィルタ１６ｚが、支持部材１５ｚの開口端を覆っている場合、支持部材１５ｚの狭い面積の断面で撥水フィルタ１６０ｚに加わる圧力を受けるため、本図（ｆ）に示すように、高圧水が支持部材通気孔１５２ｚ上の撥水フィルタ１６１ｚに対して斜めに衝突する場合であっても、支持部材１５ｚの端縁に圧力が集中し、支持部材１５ｚの端縁で切り裂かれるように撥水フィルタ１６が破れる虞がある。
【００４２】
図６を参照して、本発明の第１の実施形態におけるガスセンサのいくつかの変形例について説明する。本図左列は、封止部材の平面図、右列は、一部切り欠き斜視図で表した本発明の要部である封止部材の変形例である。
上記実施形態においては、封止部材４０の一部を突き出させて封止部材突部４４を円柱状に形成した例を示したが、本発明において、封止部材突部４４は円柱状に限るものではない。以下に示す変形例のいずれにおいても、フィルタ支持部材１５の支持部材通気孔１５２の開口方向の延長線上に封止部材突部４４ａ、４４ｂ、４４ｃが形成されており、高圧水の直接的な撥水フィルタ１６への衝突を阻むため、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
例えば、本図（ａ−１）、（ａ−２）に示すように、円柱状に形成した封止部材突部４４の外径側の一部を切り欠いた封止部材突部４４ａのように形成しても良い。
本実施形態においては、封止部材突部４４ａの高さｈ１、及び、撥水フィルタ１６の側面部１６０の表面からの間隙Ｄは上述した条件を維持しつつ、一部を切り欠いて封止部材４０ａに用いる弾性部材の使用量の削減を図ったものである。
また、本図（ｂ−１）、（ｂ―２）に示すように、封止部材突部４４ｂを異形に設けても良い。この場合においても、封止部材突部４４ｂの高さｈ１、間隙Ｄの条件は上述の通りである。本実施形態においては、封止部材突部４４ｂの底面の形状を外径方向に向かって扇型に広げることにより、遮断し得る高圧水の侵入角度の範囲を広くしている。
さらに、本図（ｃ−１）、（ｃ−２）に示すように、封止部材突部４４ｃを最小限の大きさに形成しても良い。この場合においても、封止部材突部４４ｂの高さｈ１、間隙Ｄの条件を上述の通りとすることにより、上記実施形態と同様の効果を発揮できる。
【００４３】
図７を参照して、本発明の第１の実施形態におけるガスセンサの他の変形例１ｄについて説明する。
上記実施形態においては、通気路１５２をフィルタ支持部材１５の側面部１５０に開口方向が水平となるように形成した例を示したが、本図（ａ）に示す支持部材１５ｄのように、底部１５３ｄを椀型に湾曲させて、支持部材通気孔１５２ｄの開口方向を底部１５３ｄの法線方向に設けても良い。
この場合においても、本図（ｂ）に示すように、封止部材突部４４ｄが通気路１５２ｄの開口方向の延長線上を遮るように形成されている。
本実施形態においては、封止部材突部４４ｄの高さｈ１ｄを高くすることによって、上記実施形態と同様の効果を発揮できる。
【００４４】
図８を参照して、本発明の第１の実施形態におけるガスセンサの他の変形例１ｅについて説明する。
上記実施形態においては、封止部材突部４４を封止部材４０のリード線１１４、１２４、通電線１３４ａ、１３４ｂが挿通されていない位置に設けたが、本図（ａ）に示すように、封止部材突部４４ｅを封止部材４０ｅのリード線挿通孔４２ｅに一致させて設けても良い。
この場合、本図（ｃ）に示すように、フィルタ支持部材１５ｅの支持部材通気孔１５２ｅの開口方向を封止部材突部４４ｅに対向する位置に一致させることにより、上記実施形態と同様の効果を発揮できる。
【００４５】
図９を参照して本発明の第２の実施形態におけるガスセンサ１ｆについて説明する。
上記実施形態においては、固体電解質体１００を有底筒状に形成した、いわゆるコップ型のガスセンサ素子１０を有するガスセンサについて説明したが、本発明は、本図に示すように、平板状に形成した固体電解質基板の対抗する平面に基準電極と測定電極とを形成し、基準電極側に積層して、基準ガス室を形成し、さらに、発熱体を内蔵するヒータ層を積層した、いわゆる積層型のガスセンサ素子１０ｆを用いたガスセンサにも適用し得るものである。さらに、上記実施形態に示した各変形例も本実施形態に適宜採用し得る。
本実施形態においても上記実施形態と同様の効果を発揮し得る。
【００４６】
図１０を参照して、特許文献１にあるようなフィルタ支持部材１５ｇの両端が開口し、支持部材通気孔１５２ｇが端部に形成されている場合に、本発明の一部を適用した参考例１ｇについて説明する。
支持部材通気孔１５２ｇが、フィルタ支持部材１５の端部に設けられている場合でも、封止部材４０の一部に封止部材突部４４を形成することによって、外周方向から斜めに侵入する高圧水の衝突を阻止することができ、従来よりも耐久性の向上を図ることができる。
ただし、本参考例においては、ガスセンサの軸方向から侵入する高圧水に対しては効果を発揮することができない虞がある。
【００４７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態においては、ガスセンサ素子として酸素イオン伝導性の固体電解質体の内外面に電極層を形成した酸素濃度センサの場合について説明したが、本発明は、測定部に複数の電極層と固体電解質層を形成したＮＯｘセンサや、固体電解質体としてプロトン伝導性を有するセリア化合物を用いた水素センサや、アンモニアセンサ等においても適宜採用し得るものである。
また、本発明の要部である封止部材に設けた突部の形状は、フィルタ支持部材に設けた支持部材通気孔の開口方向の延長線上に形成され、通気路を覆う撥水フィルタへの高圧水の直撃を阻むことができれば、上記実施例に示した形状以外でも良い。
【符号の説明】
【００４８】
１  ガスセンサ
１０  ガスセンサ素子
１５  フィルタ支持部材
１５０  支持部材面部
１５１  基準ガス導入空間
１５２  支持部材通気孔
１６  撥水フィルタ
１６０  撥水フィルタ側面部
１６３  撥水フィルタ底部
４０  封止部材
４４  封止部材突部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４９】
【特許文献１】特開２００１−２０８７２４号公報
【図１】
2012008017.tif 000003
【図２】
2012008017.tif 000004
【図３】
2012008017.tif 000005
【図４】
2012008017.tif 000006
【図５】
2012008017.tif 000007
【図６】
2012008017.tif 000008
【図７】
2012008017.tif 000009
【図８】
2012008017.tif 000010
【図９】
2012008017.tif 000011
【図１０】
2012008017.tif 000012