ガスセンサユニット
【課題】通気量を確保することができるガスセンサユニットを提供する。
【解決手段】フィルタ配置孔２３１の繋ぎ面２３３に第１突起部２３９を設けた。フィルタ配置孔２３１に配置されるフィルタ部材２５０の内側面２５２は、突起部２３９の先端部とのみ接触する。内側面２５２と繋ぎ面２３３との間には、間隙２５７が形成されて、両者の密着が防止される。このとき、内側面２５２においては、第１突起部２３９との接触部分を除く部分が、全て間隙２５７に面することになる。よって、従来のように、内側面２５２と繋ぎ面２３３とが密着してしまう場合に比べて、内側面２５２における通気面積を向上させることができる。よって、フィルタ部材２５０における通気量を向上させることができる。
【解決手段】フィルタ配置孔２３１の繋ぎ面２３３に第１突起部２３９を設けた。フィルタ配置孔２３１に配置されるフィルタ部材２５０の内側面２５２は、突起部２３９の先端部とのみ接触する。内側面２５２と繋ぎ面２３３との間には、間隙２５７が形成されて、両者の密着が防止される。このとき、内側面２５２においては、第１突起部２３９との接触部分を除く部分が、全て間隙２５７に面することになる。よって、従来のように、内側面２５２と繋ぎ面２３３とが密着してしまう場合に比べて、内側面２５２における通気面積を向上させることができる。よって、フィルタ部材２５０における通気量を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス中の酸素の濃度を検出する検出素子を備えたガスセンサユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の排気ガスに含まれる酸素の濃度を検出する検出素子を内蔵し、内燃機関の排気経路等に取り付けられる酸素センサが知られている。酸素センサの検出素子には、排気ガスに晒される検知電極と、大気に晒される基準電極とが設けられている。そして、この酸素センサには、基準電極に接続し、検出素子の出力を取り出すキャップ端子を備えたセンサキャップが着脱可能に取り付けられる。酸素センサとセンサキャップとにより、ガスセンサユニットが形成される。
【０００３】
センサキャップは、さらに、キャップ端子を保持し、且つ酸素センサに装着される包囲部材を備えている。そして、センサキャップを酸素センサに取り付けた状態において、基準電極に大気を晒すために、包囲部材と酸素センサとの間には内部空間が形成されると共に、包囲部材には、内部空間と自身の外部とを連通させる連通孔が形成されている。なお、この連通孔には、通気性及び撥水性を有するフィルタ部材が配置されており、内部空間への異物の混入が防止できる。
【０００４】
ところで、連通孔に対してフィルタ部材が位置決めできるように、連通孔は、外部と連通するとともに上記のフィルタ部材が配置されるフィルタ配置面と、フィルタ配置面の開口面積よりも小さく形成された通気面と、フィルタ配置面と通気面とを繋ぐ繋ぎ面とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６２５９７号公報
【発明の概要】
【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ユニットでは、フィルタ部材をフィルタ配置面に配置する際に、包囲部材の外側からフィルタ部材を押し込むため、フィルタ部材の内側面が、フィルタ配置面と通気面とを繋ぐ繋ぎ面に接触してしまう場合があった。フィルタ部材の内側面が繋ぎ面に接触すると、フィルタ部材の通気面積が、内側面の面積分（つまり、フィルタ配置面の開口面積）を確保できず、実質的に通気面の開口面積と同等になってしまう。すると、フィルタ部材における通気量が減少してしまい、内部空間と外部との間での通気がスムーズに行われなくなってしまう虞があった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、内部空間と外部との間での通気をスムーズに行うことができるガスセンサユニット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】
本発明の実施の態様によれば、被測定ガスに晒されるガス検出素子、および前記ガス検出素子に形成した電極と接続して前記ガス検出素子からの出力信号を伝えるセンサ端子を有するガスセンサと、前記ガスセンサに装着されて前記出力信号を外部装置に伝送するセンサキャップであって、前記センサ端子と電気的に接続するキャップ端子と、前記センサキャップの前記ガスセンサへの装着時に自身と前記ガスセンサとの間で内部空間を形成すると共に、該内部空間と外部とを気体が流通可能に連通する連通孔が形成された包囲部材と、前記連通孔内に配置され、通気性および撥水性を有するフィルタ部材と、を有するセンサキャップとを備えたガスセンサユニットにおいて、前記連通孔は、前記フィルタ部材が配置されるフィルタ配置面と、前記フィルタ配置面よりも開口面積が小さい通気面と、該フィルタ配置面と該通気面とを繋ぐ繋ぎ面と、を含み、前記フィルタ配置面内にフィルタ部材が配置され、前記繋ぎ面と前記フィルタ部材の前記繋ぎ面側に対向する内側面とによって形成される気体流路であって、前記フィルタ部材を通過した気体を前記通気面に対応する部位まで流通させる気体流路を確保するスペーサが、前記連通孔自身、前記フィルタ自身、又は前記繋ぎ面と前記フィルタ部材の前記内側面との間に設けられていることを特徴とするガスセンサユニットが提供される。
【０００９】
本実施の態様のガスセンサユニットでは、スペーサが、繋ぎ面とフィルタ部材の内側面との間に設けられるため、フィルタ部材の内側面と繋ぎ面とが直接接触することなく、繋ぎ面とフィルタ部材の内側面との間に気体流路を確保できる。よって、フィルタ部材の通気面積を、通気面の開口面積よりも大きくすることができる。フィルタ部材における気体の移動速度は、フィルタ部材の内側面における通気面積に依存するため、フィルタ部材における通気量を維持でき、内部空間と外部との間での通気をスムーズに行うことができる。
【００１０】
なお、スペーサは、繋ぎ面とフィルタ部材の内側面との間に設けられ、フィルタ部材の内側面と繋ぎ面とが直接接触させない構造であればよく、連通孔自身、フィルタ自身に形成されていても良いし、繋ぎ面とフィルタ部材の内側面との間に設けられていてもよい。
【００１１】
さらに、本実施形態において、前記スペーサは、前記連通孔自身に設けられており、前記フィルタ部材の前記内側面へ向けて前記繋ぎ面から突出する第１突起部であってもよい。第１突起部を繋ぎ面に形成することにより、スペーサと包囲部材とを一体成型することができる。この場合には、スペーサを別に準備する必要がなく、また、スペーサを成型するための製造工程をわざわざ設けることなく、スペーサを成型できるため、簡単かつ安価にガスセンサユニットを製造できる。また、この場合、第1突起部が繋ぎ面に固定されているため、第１突起部とフィルタ部材との接触位置がずれにくい。よって、第１突起部によって確保される気体流路はばらつかない。よって、内部空間と外部との間での通気をスムーズに行うことができるとともに、通気量の製品ごとのばらつきを抑えることができる。
【００１２】
また、前記第１突起部の突出方向と直交する前記第１突起部の断面の面積は、前記フィルタ部材側の面積が、前記繋ぎ面側の面積よりも小さくてもよい。この場合には、フィルタ部材の一面と第1突起部との接触面積を小さくすることができる。これにより、第１突起部によりフィルタ部材の通気面積を減らすことを抑制でき、フィルタ部材の内側面の通気面積を確実に確保できる。よって、内部空間と外部との間での通気をいっそうスムーズに行うことができる。なお、第1突起部の突出方向と直交する方向の断面の面積は、繋ぎ面からフィルタ部材の内側面に向かって段階的に小さくなっても良いし、漸近的に小さくなっても良い。
【００１３】
また、前記繋ぎ面を周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、前記第１突起部は、各区画それぞれに少なくとも１つ以上形成されていてもよい。第１突起部が各区画それぞれに少なくとも１つ以上配置されていることにより、繋ぎ面に対してフィルタ部材の内側面が傾いて配置されることを抑制できる。よって、気体流路を確実に確保して、フィルタ部材の内側面における通気面積を確保できる。よって、内部空間と外部との間での通気をいっそうスムーズに行うことができる。
【００１４】
また、前記スペーサは、前記連通孔自身に設けられており、前記フィルタ配置面から突出する第２突起部であってもよい。第２突起部をフィルタ配置面に形成することにより、スペーサと包囲部材とを一体成型することができる。この場合には、スペーサを別に準備する必要がなく、また、スペーサを成型するための製造工程をわざわざ設けることなく、スペーサを成型できるため、簡単かつ安価にガスセンサユニットを製造できる。また、この場合、第２突起部が繋ぎ面に固定されているため、第２突起部とフィルタ部材との接触位置がずれにくい。よって、第２突起部によって確保される気体流路はばらつかない。よって、内部空間と外部との間での通気をスムーズに行うことができるとともに、通気量の製品ごとのばらつきを抑えることができる。
【００１５】
ところで、スペーサが気体流路の途中に配置されていると、スペーサ自身が気体の流れる抵抗となる。これに対し、第２突起部をフィルタ配置面に設けることにより、第２突起部が気体流路の途中に配置されることがなく、気体の流れる抵抗とならない。これにより、センサキャップの通気性をいっそう向上させることができる。よって、内部空間と外部との間での通気をいっそうスムーズに行うことができる。
【００１６】
また、前記フィルタ配置面を周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、前記第２突起部は、各区画それぞれに少なくとも１つ以上形成されていてもよい。突起部が各区画それぞれに少なくとも１つ以上配置されていることにより、繋ぎ面に対してフィルタ部材の内側面が傾いて配置されることを抑制できる。よって、気体流路を確実に確保して、フィルタ部材の内側面における通気面積を確保できる。よって、内部空間と外部との間での通気をいっそうスムーズに行うことができる。
【００１７】
また、前記スペーサは、前記前記繋ぎ面と前記フィルタ部材の前記内側面との間に設けられており、前記フィルタ部材よりも硬度が高くてもよい。スペーサを包囲部材やフィルタ部材と一体成型することなく別途製造することにより、既存の包囲部材やフィルタ部材による影響を受けることなく様々なスペーサの形状を形成することができる。また、スペーサの硬度をフィルタ部材よりも高くすることにより、フィルタ部材を連通孔内に配置した場合に、スペーサがフィルタ部材によって押しつぶされることがない。スペーサの形状が確保できるので、気体流路を確実に確保できる。よって、内部空間と外部との間での通気をスムーズに行うことができる。
【００１８】
また、前記スペーサは、前記繋ぎ面における前記前記通気面側の縁よりも、前記フィルタ配置面側に配置されていてもよい。上述のように、スペーサも、気体流路の途中に位置されていると、スペーサ自身が気体の流れる抵抗となる。これに対し、スペーサを繋ぎ面における通気面側の縁よりもフィルタ配置面側に配置することにより、スペーサにより気体の流れる抵抗を小さくすることができる。これにより、センサキャップの通気性をいっそう向上させることができる。よって、内部空間と外部との間での通気をいっそうスムーズに行うことができる。
【００１９】
また、前記前記繋ぎ面に平行な方向における前記スペーサの断面の面積は、前記フィルタ部材側の面積が、前記繋ぎ面側の面積よりも小さくてもよい。この場合には、フィルタ部材の内側面とスペーサとの接触面積を小さくすることができる。これにより、フィルタ部材の内側面における通気面積を確実に確保できる。よって、内部空間と外部との間での通気をいっそうスムーズに行うことができる。なお、スペーサの繋ぎ面に平行な方向における段面積は、繋ぎ面からフィルタ部材の内側面に向かって段階的に小さくなっても良いし、漸近的に小さくなっても良い。
【００２０】
また、前記繋ぎ面を周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、前記スペーサは、各区画それぞれに少なくとも１つ以上配置されていてもよい。スペーサが各区画それぞれに少なくとも１つ以上配置されていることにより、繋ぎ面に対してフィルタ部材の内側面が傾いて配置されることを抑制できる。よって、気体流路を確実に確保して、フィルタ部材の内側面における通気面積を確保できる。よって、内部空間と外部との間での通気をいっそうスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ガスセンサユニット１の構造を示す縦断面図である。
【図２】酸素センサ１００の構造を示す縦断面図である。
【図３】センサキャップ２００の構造を示す縦断面図である。
【図４】センサキャップ２００の部分断面図である。
【図５】センサキャップ２００の通気量低下率を示すグラフである。
【図６】センサキャップ３００の部分断面図である。
【図７】センサキャップ４００の部分断面図である。
【図８】スペーサ部材４５０の斜視図である。
【図９】スペーサ部材５５０の斜視図である。
【図１０】センサキャップ５００の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化したガスセンサユニット１の第一実施形態について、図面を参照して説明する。ガスセンサユニット１は自動車の排気経路Ｈに取り付けられて使用されるものである。以下、軸線Ｏ方向において、ガスセンサユニット１の排気経路Ｈ内に挿入される側（図１中、下側）を、ガスセンサユニット１の先端側とし、これと反対方向に向かう側（図１中、上側）を後端側として説明する。
【００２３】
図１に示すように、ガスセンサユニット１は、酸素センサ１００と、酸素センサ１００の後端側に酸素センサ１００に着脱可能に装着されるセンサキャップ２００とからなる。酸素センサ１００は、排気ガスに晒されて、排気ガス中の酸素濃度に応じた検出信号を出力する検出素子１０を内蔵する。センサキャップ２００は、酸素センサ１００に取り付けられ、自身の備えるキャップ端子２１０が検出素子１０に電気的に接続されて、検出素子１０から出力された出力信号を、外部装置（例えば、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ））に伝送する。
【００２４】
はじめに、酸素センサ１００の構造について、図２を参照して説明する。酸素センサ１００は、先端側が閉じられた筒状の検出素子１０をハウジング２内に配置した構造を有する。検出素子１０の後端の内側には、この検出素子１０の出力する信号を取り出すための接続端子７１がはめ込まれている。そして、接続端子７１の外周部を取り囲むように、円筒状のセラミック包囲体４が設けられている。セラミック包囲体４は、検出素子１０の後端側の外周部ごと接続端子７１を取り囲んでいる。接続端子７１には、後述するキャップ端子２１０（図１参照）が接続される。
【００２５】
ハウジング２は、主体金具２１、及びプロテクタ２２を有している。主体金具２１は、ＳＵＳ４３０からなり、略円筒状に形成されている。この主体金具２１の先端部の外周面には、酸素センサ１００を排気経路Ｈに取り付けるためのねじ部２４が形成されている。ねじ部２４の後端側には、ねじ部２４を排気経路Ｈに螺合するための取付工具を係合させる取付部２９が設けられている。
【００２６】
また、主体金具２１の筒孔は、３段の段違い形状をなしており、先端側の部位が、最小の内径を有する先端筒孔２８として形成されている。そして、筒孔の後端側の部位は、最大の内径を有する後端筒孔２５として形成され、先端筒孔２８と後端筒孔２５との間に、両者の中間の内径を有する中間筒孔２７が形成されている。
【００２７】
後端筒孔２５は、セラミック包囲体４の先端部４１の外周を取り囲む位置に配置されている。また、後端筒孔２５と中間筒孔２７との間の段部は、充填材受け部２６として構成され、この充填材受け部２６と後端筒孔２５にかけての筒孔の内周と、検出素子１０の外周との間隙に、充填材１０２が充填される。
【００２８】
中間筒孔２７は、検出素子１０の後述する鍔部１２が配置される位置に形成されている。そして、中間筒孔２７と先端筒孔２８との間の段部は、鍔受け部２３として構成されている。この鍔受け部２３によって、検出素子１０の鍔部１２が支持される。また、先端筒孔２８は、検出素子１０を囲う位置に形成されている。
【００２９】
主体金具２１の先端には、プロテクタ２２が取り付けられている。プロテクタ２２は、有底筒状を有し、主体金具２１から露出する検出素子１０の後述する検出部１１の先端側を覆って保護している。プロテクタ２２は、排気経路Ｈ内の排気ガスをハウジング２の内部に導入させ、検出素子１０と接触させるための通気孔５４を複数備えている。
【００３０】
ハウジング２の内部に保持されている検出素子１０は、前述したように、先端が閉じられた有底筒状をなしており、ジルコニアを主成分とする固体電解質を基体１３とする。この検出素子１０の外周には、径方向外向きに突出した鍔部１２が設けられている。検出素子１０は、この鍔部１２の先端側を向く面（以下、「先端向き面」という）と、主体金具２１の鍔受け部２３との間に、金属製のパッキン１０１を介した状態で、主体金具２１内に配置されている。
【００３１】
検出素子１０の鍔部１２よりも先端側には検出部１１が配置され、鍔部よりも後端側は後端部１５として構成されている。検出部１１は、上述のように主体金具２１から露出し、排気ガスに晒されて、排気ガス中の酸素濃度を検出する。後端部１５は、略同一の外径で筒状に延びている。検出部１１の外周面には、Ｐｔ、あるいはＰｔ合金をメッキすることにより形成された検知電極５１が設けられている。検知電極５１は、鍔部１２の先端向き面に電気的に接続しており、さらに、パッキン１０１を介して、主体金具２１に電気的に接続される。よって、検知電極５１の電位は、主体金具２１から取り出すことができる。検出部１１の表面は、耐熱性セラミックスからなる多孔質状の電極保護層（図示省略）で覆われている。
【００３２】
基体１３の内周側には、内周面を被覆するように基準電極５５が設けられている。基準電極５５は、検出素子１０の内周面全体を、Ｐｔ、あるいはＰｔ合金でメッキすることによって形成されている。この基準電極５５と検知電極５１とは、固体電解質体である基体１３を挟んで互いに対応する位置に配置されており、この部分が、排気ガス中の酸素濃度を検知するガス検知部として機能する。
【００３３】
検出素子１０の鍔部１２の後端側を向く面（以下、「後端向き面」という）には、パッキン１０３が配置される。そして、パッキン１０３よりも後端側には、セラミック粉末からなる充填材１０２が、検出素子１０の後端部１５の外周面と、主体金具２１の、充填材受け部２６から後端筒孔２５にかけての内周面との間に充填されている。
【００３４】
そして、その充填材１０２の後端側には、前述したセラミック包囲体４が配置されている。セラミック包囲体４は、絶縁性のセラミックから筒状に形成されたものであり、セラミック包囲体４の先端部４１は、径方向外側に突出している。先端部４１は、検出素子１０の後端部１５の外周面と、後端筒孔２５の内周面との間で、充填材１０２の後端の位置に介在するように配置されている。先端部４１の後端向き面には、パッキン１０４が配置され、主体金具２１の後端に形成された加締部３１が先端に向かって加締められることにより、パッキン１０４を介して先端部４１が充填材１０２に対し押し付けられる。これにより、主体金具２１の内周面と、検出素子１０の外周面との間隙が、充填材１０２によって、気密に埋められている。このようにして、検出素子１０は、鍔受け部２３と加締部３１との間に挟まれた各部材を介し、主体金具２１の内部に保持されている。
【００３５】
また、検出素子１０の筒孔内の後端側には、接続端子７１が挿入されている。接続端子７１は、略筒状をなし、先端側に基準電極５５と接続する電極接触部７２が設けられ、後端側にキャップ端子２１０（後述）と接続するキャップ接続部７３が形成されている。
【００３６】
次に、センサキャップ２００の構造について、図３を参照して説明する。センサキャップ２００は、酸素センサ１００（図２参照）の後端側を包囲する包囲部材２２０と、酸素センサ１００に電気的に接続されるキャップ端子２１０と、キャップ端子２１０にかしめ固定されるリード線２６０と、フィルタ部材２５０とを備える。
【００３７】
まず、包囲部材２２０について説明する。図３に示すように、包囲部材２２０は、絶縁性のフッ素系ゴムを中空状に形成したものである。包囲部材２２０は、後端側（図中、上側）が閉じられた有底筒状のセンサ包囲部２２１と、センサ包囲部２２１の後端側から径方向に突出するフィルタ包囲部２２２と、センサ包囲部２２１の後端側からフィルタ包囲部２２２とは反対側に突出するリード線包囲部２２３とを有する。
【００３８】
センサ包囲部２２１は、センサキャップ２００が酸素センサ１００（図２参照）に取り付けられた状態において、酸素センサ１００の後端側を包囲する。図３に示すように、センサ包囲部２２１は略筒状に形成される。センサ包囲部２２１の内壁２２７には、センサキャップ２００を酸素センサ１００に取り付ける際に、酸素センサ１００の後端を自身の筒孔の中央に案内するためのテーパ状の段差が設けられている。
【００３９】
また、センサ包囲部２２１内には、酸素センサ１００の接続端子７１（図２参照）を介して検出素子１０の基準電極５５との導通を図るキャップ端子２１０が配置されている。キャップ端子２１０は、センサ包囲部２２１内で、センサ包囲部２２１の筒孔の底部側（図中、上側）から開放部側（図中、下側）へ向けて突出するセンサ接続部２５６を有する。このセンサ接続部２５６が、接続端子７１のキャップ接続部７３（図２参照）内に挿入され、接続端子７１との間で電気的な接続をなす。センサ接続部２５６は筒状に形成されており、センサ包囲部２２１内において、自身の筒孔２１６を介した通気が可能となっている。
【００４０】
また、キャップ端子２１０には、自身をセンサ包囲部２２１の内壁２２７に位置決め保持させるための位置決め部２５５が、センサ接続部２５６の根本付近に設けられている。位置決め部２５５は、センサ接続部２５６の根本から内壁２２７に向けて環状に形成された環状部２１１と、環状部２１１の外縁から、センサ接続部２５６と同じ側に向けて突出する円筒状に形成された把持部２１２とを有する。内壁２２７には凹部状の係合部２２５が設けられており、この係合部２２５に把持部２１２の下端部が係合されて、キャップ端子２１０のセンサ包囲部２２１内からの抜けが防止されている。なお、センサ包囲部２２１の底部（図中、上側）には、キャップ端子２１０をセンサ包囲部２２１に装着した状態で、センサ接続部２５６の筒孔２１６と後述するフィルタ包囲部２２２との間で通気が行えるように、溝部９９が形成されている。したがって、フィルタ包囲部２２２（より詳細には、後述する連通孔２３０）から溝部９９およびキャップ端子２１０の筒孔２１６内を介してセンサ包囲部２２１の開放部側へ通気可能となっている。
【００４１】
さらに、キャップ端子２１０からは、リード線２６０に接続されるリード線固定部２１９が、センサ接続部２５６の後端側付近からリード線包囲部２２３内へ向けて径方向に延びており、リード線包囲部２２３内で、リード線２６０と接続されている。リード線２６０は、リード線包囲部２２３に開口されたリード線挿通孔２６１からセンサキャップ２００の外部に引き出されている。なお、リード線挿通孔２６１の開口径は、リード線２６０の径よりも若干小さく形成されている。これにより、リード線挿通孔２６１とリード線２６０とが密着し、リード線挿通孔２６１から空気や水が導入されることを防止できる。
【００４２】
フィルタ包囲部２２２について説明する。フィルタ包囲部２２２は、センサ包囲部２２１の後端側から径方向外側に突出し、略円筒状に形成されている。フィルタ包囲部２２２は、連通孔２３０を内部に備える。連通孔２３０は、センサ包囲部２２１と包囲部材２２０の外部とを連通させる。連通孔２３０は、フィルタ包囲部２２２の外壁に開口部２５９を有するフィルタ配置孔２３１と、フィルタ配置孔２３１とセンサ包囲部２２１とを通気可能に連通させる通気孔２３２とから構成される。
【００４３】
フィルタ配置孔２３１は、図４に示すように、断面形状円形の筒孔として形成されている。フィルタ配置孔２３１は、周方向の面を形成するフィルタ配置面２３４と、フィルタ配置面２３４のセンサ包囲部２２１側の端部に位置する環状の繋ぎ面２３３とによって囲まれている。フィルタ配置面２３４の開口部２５９側の端部には、径方向内側に向かって突出し、周方向に環状につながるフィルタ押え部２３５が形成されている。フィルタ押え部２３５は、後述するフィルタ部材２５０がフィルタ配置孔２３１から外部に抜け落ちることを防止する。また、フィルタ配置面２３４には、径方向内側に向かって突出し、周方向に環状につながる２つのフィルタ保持部２３６が形成されている。フィルタ保持部２３６の突出高さは、フィルタ押え部２３５の突出高さよりも低い。
【００４４】
繋ぎ面２３３は、図４に示すように、環状をなし、中央に通気孔２３２につながる開口部２３８を有する。繋ぎ面２３３には、繋ぎ面２３３から開口部２５９側へ向けて突出する第１突起部２３９が形成されている。第１突起部２３９は、繋ぎ面２３３を開口部２５９の側から見た時に、開口部２３８の中央にあたる位置を中心として、周方向に９０度間隔で４つ配置されている。第１突起部２３９は、突出先端がそれぞれ半球状に形成されている。第1突起部２３９の突出高さは、一例として０．５ｍｍである。第1突起部２３９の繋ぎ面２３３側の端部における直径は、一例として０．７ｍｍである。
【００４５】
次に、通気孔２３２は、フィルタ配置孔２３１よりも小径の筒孔として形成され、上述のようにフィルタ配置孔２３１とセンサ包囲部２２１の内部とを連通させる。通気孔２３２のフィルタ配置孔２３１側の端部には開口部２３８が位置する。通気孔２３２は、通気面２３７によって形成されている。
【００４６】
次に、包囲部材２２０のフィルタ配置孔２３１内に配置されるフィルタ部材２５０について、図４を参照して説明する。フィルタ部材２５０は、微細気孔が連続する多孔質構造のＰＴＦＥからなり、水密性及び通気性を有する。フィルタ部材２５０は、円柱状に形成されており、開口部２５９側に配置される外側面２５１と、繋ぎ面２３３側に配置される内側面２５２と、外側面２５１と内側面２５２との間に位置する横面２５３とを備えている。
【００４７】
フィルタ部材２５０の配置構造について、図４を参照して説明する。フィルタ配置孔２３１にフィルタ部材２５０を配置する場合、フィルタ配置孔２３１の開口部２５９から、フィルタ部材２５０をフィルタ配置孔２３１に押し込む。フィルタ押え部２３５が弾性変形しながら、フィルタ部材２５０がフィルタ配置孔２３１に押し込まれて、フィルタ配置孔２３１に配置される。
【００４８】
フィルタ部材２５０がフィルタ配置孔２３１に配置された状態では、フィルタ押え部２３５が、変形から復帰してフィルタ部材２５０の外側面２５１に当接し、フィルタ部材２５０がフィルタ配置孔２３１から外部に抜け落ちることを防止する。また、フィルタ保持部２３６が、フィルタ部材２５０の横面２５３を径方向内側に押えつけて、フィルタ部材２５０を保持するとともに、フィルタ配置面２３４と横面２５３との間隙を封止する。これにより、フィルタ保持部２３６とフィルタ部材２５０の密着性を高め、センサキャップ２００の水密性を向上させることができる。
【００４９】
フィルタ部材２５０内側面２５２は、第１突起部２３９の先端に当接する。よって、内側面２５２と繋ぎ面２３３との間には間隙２５７が形成され、両者の密着が防止される。このとき、フィルタ部材２５０の内側面２５２においては、第１突起部２３９との接触部分を除く部分が、全て間隙２５７に面することになる。これにより、内側面２５２と繋ぎ面２３３とが密接する場合と比べて、内側面２５２における通気面積を大きくすることができる。
【００５０】
次に、このように構成されたセンサキャップ２００の酸素センサ１００への取り付け構造について説明する。図１に示すように、センサキャップ２００を酸素センサ１００に取り付けた状態では、キャップ端子２１０のセンサ接続部２５６が接続端子７１の内側に挿入され、接続端子７１に当接して、キャップ端子２１０と接続端子７１とが電気的に導通する。
【００５１】
また、把持部２１２とセンサ接続部２５６との間の隙間に、セラミック包囲体４の後端側が挿入され、セラミック包囲体４の後端面が環状部２１１に当接する。そして、包囲部材２２０の内壁２２７が、セラミック包囲体４の外周面に密着して、セラミック包囲体４を保持する。内壁２２７とセラミック包囲体４の外周面とが密着することにより、センサキャップ２００の下方からセンサキャップ２００の内部に大気が導入されることが防止される。これにより、基準電極５５は、連通孔２３０を介して外部から導入された空気とのみ接触する。
【００５２】
次に、基準電極５５に接触する大気の流れについて説明する。大気は、ガスセンサユニット１の外部から基準電極５５に向かって流れる場合と、基準電極５５から外部に向かって流れる場合とがあるが、ここでは外部から基準電極５５に向かって流れる場合を例に挙げて説明する。
【００５３】
図４に示すように、外部の大気は、包囲部材２２０の外壁に設けられた開口部２５９からフィルタ部材２５０を経由して間隙２５７に到達する。間隙２５７に到達した大気は、開口部２３８から通気孔２３２を経由して、キャップ端子２１０の後端側（図中上側）に形成された溝部９９に到達する。そして、図１に示すように、キャップ端子２１０の筒孔２１６を介し、接続端子７１の内部に形成された筒孔を経由して、検出素子１０の内部に到達し、基準電極５５に接触する。
【００５４】
ここで、フィルタ部材２５０における大気の移動速度は、大気の流通方向におけるフィルタ部材２５０の断面積（通気面積）に依存する。本実施形態では、図４に示すように、繋ぎ面２３３に第１突起部２３９を設けたため、内側面２５２は、第１突起部２３９の先端部とのみ接触する。よって、従来のように、内側面２５２と繋ぎ面２３３とが直接接触してしまい、内側面２５２における通気面積が開口部２３８と略同一になってしまう場合に比べて、内側面２５２における通気面積を増加させることができる。よって、フィルタ部材２５０における通気量を向上させることができる。
【００５５】
さらに、第１突起部２３９を繋ぎ面２３３に一体成型することにより、スペーサを別に準備する必要がなく、また、スペーサを成型するための製造工程をわざわざ設けることなく、第1突起部２３９を成型できるため、簡単かつ安価にガスセンサユニットを製造できる。また、第1突起部２３９が繋ぎ面２３３に固定されているため、第１突起部２３９とフィルタ部材２５０との接触位置がずれにくい。よって、第１突起部２３９によって確保される気体流路がばらつかない。よって、製品ごとのばらつきを抑えることができる。
【００５６】
また、第１突起部２３９の突出方向（図４の左右方向）と直交する第１突起部２３９の断面積が、繋ぎ面２３３から内側面２５２に向かうにつれて小さくなっている。これにより、フィルタ部材２５０の内側面２５２と第1突起部２３９との接触面積を小さくすることができ、第１突起部２３９によりフィルタ部材２５０の通気面積が減少することを抑制できる。
【００５７】
また、繋ぎ面２３３を周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、第１突起部２３９は、各区画それぞれに少なくとも１つ以上形成されている（本実施形態では、上述のように、９０度間隔に４つ）ので、繋ぎ面２３３に対してフィルタ部材２５０の内側面２５２が傾いて配置されることを抑制できる。
【００５８】
繋ぎ面２３３に第１突起部２３９を設けた本実施形態のガスセンサユニット１について、通気量に関する評価を行った。評価の方法および評価の結果について、図５を参照して説明する。なお、比較のために、繋ぎ面２３３に第１突起部２３９を備えない従来品についても通気量を測定し、評価した。
【００５９】
はじめに、評価の方法について説明する。評価は、フィルタ部材２５０をシリコンチューブの内部に配置した状態のフィルタ部材２５０の通気量（以下、基準通気量という）に対する、フィルタ部材２５０を包囲部材２２０の内部に配置した状態のフィルタ部材２５０の通気量の低下率を評価することにより行った。
【００６０】
基準通気量は以下のように測定した。まず、フィルタ部材２５０をシリコンチューブに挿入する。そして、シリコンチューブの一端側に５０ｋＰａの空気を加圧する。そして、シリコンチューブの他端側から一分間に流出する空気の量を水中捕獲する。捕獲された空気の量を基準通気量とした。
【００６１】
フィルタ部材２５０を包囲部材２２０に配置した状態のフィルタ部材２５０の通気量は、以下のように測定した。まず、フィルタ部材２５０を包囲部材２２０のフィルタ配置孔２３１に配置する。そして、包囲部材２２０のリード線包囲部２２３に開口されたリード線挿通孔２６１を閉塞する。そして、包囲部材２２０のセンサ包囲部２２１側の開口に５０ｋＰａの空気を加圧する。この条件において、フィルタ包囲部２２２に形成された開口部２５９から一分間に流出する空気の量を水中捕獲する。捕獲された空気の量を、フィルタ部材２５０を包囲部材２２０に配置した状態のフィルタ部材２５０の通気量とした。
【００６２】
なお、フィルタ部材２５０の包囲部材２２０内への配置方法は、以下の２通りとし、それぞれについて評価を行った。具体的には、フィルタ部材２５０の外側面２５１の中央を開口部２５９の側から通気孔２３２に向かって押し込む方法と、フィルタ部材２５０の外側面２５１の縁部近傍を押し込む方法との二通りの方法によって、フィルタ配置孔２３１にフィルタ部材２５０を配置し、それぞれ評価した。なお、前者の方法でフィルタ部材２５０を配置した場合、フィルタ部材２５０は、図１に示すように、内側面２５２が、４つの第１突起部２３９の全てに当接しており、柱軸がフィルタ配置孔２３１の孔軸と同一となるように配置される。また、後者の方法でフィルタ部材２５０を配置した場合には、フィルタ部材２５０は、内側面２５２が、４つの第１突起部２３９のうちの少なくとも一つに当接した状態で、柱軸がフィルタ配置孔２３１の孔軸に対して傾きを生じているように配置される。
【００６３】
以下、フィルタ部材２５０の外側面２５１の中央を押し込んで、フィルタ配置孔２３１に配置したフィルタ部材２５０の通気量をサンプル１の通気量、フィルタ部材２５０の外側面２５１の縁部近傍を押し込んで配置したフィルタ部材２５０の通気量をサンプル２の通気量、従来の包囲部材にフィルタ部材２５０を配置した状態の通気量をサンプル３の通気量として説明する。
【００６４】
基準通気量に対するサンプル１、サンプル２、サンプル３の通気量の低下率は、下記の式により算出した。
・ （サンプル１の通気量の低下率）＝（１−（サンプル１の通気量）／（基準通気量））×１００
・ （サンプル２の通気量の低下率）＝（１−（サンプル２の通気量）／（基準通気量））×１００
・ （サンプル３の通気量の低下率）＝（１−（サンプル３の通気量）／（基準通気量））×１００
【００６５】
評価の結果について説明する。図５に示すように、サンプル１については、基準通気量に対する通気量の低下率は、６％〜１８％であった。サンプル２については、基準通気量に対する通気量の低下率は、８％〜１８％であった。一方、サンプル３については、基準通気量に対する通気量の低下率は、３９％〜６０％であった。
【００６６】
これにより、サンプル１、サンプル２の通気量は、サンプル３の通気量よりも多いことが示された。この理由は、以下のように考えられる。サンプル１、サンプル２においては、フィルタ配置孔２３１の繋ぎ面２３３とフィルタ部材２５０の内側面２５２との間に間隙２５７が形成されているため、内側面２５２のほぼ全面に５０ｋＰａの空気圧がかかる。加圧された空気は、内側面２５２のほぼ全面からフィルタ部材２５０の内部に導入され、外側面２５１から流出する。一方、サンプル３においては、フィルタ部材２５０の内側面２５２は、フィルタ配置孔２３１の繋ぎ面２３３に接触している。内側面２５２のうちの繋ぎ面２３３に接触している部分には、空気圧がかからない。よって、加圧された空気は、内側面２５２のうちの繋ぎ面２３３に接触している部分からはフィルタ部材２５０の内部に導入されず、開口部２３８に面する部分からのみ導入される。これにより、サンプル１、サンプル２では、サンプル３よりも通気量が多くなったものと考えられる。
【００６７】
また、サンプル１、サンプル２の通気量のばらつきは、サンプル３の通気量のばらつきよりも少ないことが示された。この理由は、以下のように考えられる。上述のように、通気量は、フィルタ部材２５０の内側面２５２の通気面積に依存する。サンプル１、サンプル２においては、フィルタ部材２５０の内側面２５２は、第１突起部２３９の先端に接触する。よって、内側面２５２における通気面積は、内側面２５２の面積とほぼ等しいものとして近似できる。一方、サンプル３においては、内側面２５２と繋ぎ面２３３とが接触する。内側面２５２と繋ぎ面２３３との接触面積は、内側面２５２および繋ぎ面２３３に製造上形成されうる凹凸などにより、ばらつきが生じる。これにより、内側面２５２における通気面積にばらつきが生じる。よって、サンプル１、サンプル２では、サンプル３よりもばらつきが少なくなったものと考えられる。
【００６８】
以上より、本実施形態においては、従来品にくらべて通気量を多くできると共に、通気量のばらつきを少なくできることが示唆された。
【００６９】
なお、第一実施形態における検出素子１０が、本発明の特許請求の範囲の「ガス検出素子」に相当し、基準電極５５が「電極」に相当し、接続端子７１が「センサ端子」に相当し、酸素センサ１００が「ガスセンサ」に相当し、間隙２５７が「気体流路」に相当し、第１突起部２３９が、「スペーサ」及び「第１突起部」に相当する。
【００７０】
次に、本発明の第二実施形態のセンサキャップ３００について、図６を参照して説明する。第二実施形態のセンサキャップ３００では、包囲部材３２０のフィルタ包囲部３２２に形成されるフィルタ配置孔３３１の形状が第一実施形態とは異なる。以下では、第一実施形態とは異なるフィルタ配置孔３３１について重点的に説明し、第一実施形態と同一部分については、同一符号を付し、説明を省略、または簡略化するものとする。
【００７１】
図６に示すように、フィルタ包囲部３２２には、連通孔３３０が形成されている。連通孔３３０は、フィルタ配置孔３３１と、第一実施形態と同一形状の通気孔２３２とからなる。フィルタ配置孔３３１は断面形状円形の筒孔として形成されている。第一実施形態と同様に、フィルタ配置孔３３１は、フィルタ配置孔３３１の周方向の面を形成するフィルタ配置面３３４と、フィルタ配置面３３４のセンサ包囲部２２１側の端部に位置する環状の繋ぎ面３３３とによって取り囲まれている。フィルタ配置面３３４には、第一実施形態と同様に形成されたフィルタ押え部２３５およびフィルタ保持部２３６の他に、径方向内側に向かって突出する略円柱状に形成された４つの第２突起部３３９が設けられている。
【００７２】
４つの第２突起部３３９は、フィルタ配置面３３４において、同一円周上に形成されている。第２突起部３３９は、繋ぎ面３３３を開口部２５９の側から見た時に、周方向に９０度間隔でフィルタ配置面３３４に配置されている。第２突起部３３９は、突出先端がそれぞれ半球状に形成されている。
【００７３】
繋ぎ面３３３は、環状をなし、中央に通気孔２３２につながる開口部３３８を有する。第一実施形態とは異なり、繋ぎ面３３３には突起部が形成されていない。
【００７４】
フィルタ配置孔３３１に配置されるフィルタ部材２５０は、第一実施形態と同様の形状および材質である。フィルタ部材２５０がフィルタ配置孔３３１に配置された状態では、フィルタ部材２５０の内側面２５２は、第２突起部３３９の側面に当接する。よって、内側面２５２と繋ぎ面３３３との間には間隙３５７が形成され、両者の密着が防止される。このとき、フィルタ部材２５０の内側面２５２においては、第２突起部３３９との接触部分を除く部分が、全て間隙３５７に面することになる。これにより、内側面２５２と繋ぎ面３３３とが密接する場合と比べて、内側面２５２における通気面積を大きくすることができる。
【００７５】
しかも、第２突起部３３９は、フィルタ配置面３３４から突出している。これにより、第２突起部３３９が間隙３５７の途中に配置されることなく、気体の流れる抵抗にならない。以上より、第二実施形態のセンサキャップにおいても、通気量を確実に確保できる。
【００７６】
なお、第二実施形態における間隙３５７が、本発明の特許請求の範囲の「気体流路」に相当し、第２突起部３３９が、「スペーサ」及び「第２突起部」に相当する。
【００７７】
次に、本発明の第三実施形態のセンサキャップ４００について、図７及び図８を参照して説明する。第三実施形態のセンサキャップ４００では、包囲部材４２０のフィルタ包囲部４２２に形成されるフィルタ配置孔４３１の形状が第一実施形態とは異なる。また、フィルタ配置孔４３１に、スペーサ部材４５０が配置される点で、第一実施形態とは異なる。以下では、第一実施形態とは異なるフィルタ配置孔４３１及びスペーサ部材４５０について重点的に説明し、第一実施形態と同一部分については、同一符号を付し、説明を省略、または簡略化するものとする。
【００７８】
図７に示すように、フィルタ包囲部４２２には、連通孔４３０が形成されている。連通孔４３０は、フィルタ配置孔４３１と、第一実施形態と同一形状の通気孔２３２とからなる。フィルタ配置孔４３１は断面形状円形の筒孔として形成されている。フィルタ配置孔４３１の周方向の面を形成するフィルタ配置面４３４には、第一実施形態と同様に形成されたフィルタ押え部２３５、フィルタ保持部２３６が設けられている。
【００７９】
繋ぎ面４３３は、第一実施形態と同様に環状をなし、中央に通気孔２３２につながる開口部４３８を有する。第一実施形態とは異なり、繋ぎ面４３３には突起部が形成されていない。
【００８０】
フィルタ配置孔４３１に配置されるスペーサ部材４５０について、図８を参照して説明する。スペーサ部材４５０の説明では、図８の上方をスペーサ部材４５０の上方として説明する。スペーサ部材４５０は、フィルタ部材２５０よりも硬度の高いプラスチック材料もしくは無機材料によって形成されている。
【００８１】
スペーサ部材４５０は、平面視環状に形成された環状部４５１と、環状部４５１の上面４５２から上方に突出する突起部４３９とを備える。環状部４５１の外径は、繋ぎ面４３３の外周径と同一である。環状部４５１の内径は、開口部２３８の開口径よりも大きい。４つの突起部４３９は、環状部４５１を平面視した時に、周方向に９０度間隔で配置されている。突起部４３９は、突出先端がそれぞれ半球状に形成されている。
【００８２】
スペーサ部材４５０及びフィルタ部材２５０のフィルタ配置孔４３１への配置方法について、図７を参照して説明する。フィルタ配置孔４３１には、はじめに、スペーサ部材４５０を配置し、その後、フィルタ部材２５０を配置する。スペーサ部材４５０をフィルタ配置孔４３１に配置する場合には、まず、スペーサ部材４５０の下面４５３に予め接着剤を塗布する。そして、開口部２５９からスペーサ部材４５０を挿入し、スペーサ部材４５０の下面４５３と繋ぎ面４３３とを接着させる。この状態において、突起部４３９は、繋ぎ面４３３の内周側の縁よりも外周側の縁に近い位置に配置されている。
【００８３】
そして、開口部２５９から、フィルタ部材２５０を挿入する。フィルタ配置孔４３１に配置されるフィルタ部材２５０は、第一実施形態と同様の形状および材質である。フィルタ部材２５０がフィルタ配置孔３３１に配置された状態では、フィルタ部材２５０の内側面２５２は、突起部４３９の先端に当接する。よって、内側面２５２と上面４５２、内側面２５２と繋ぎ面４３３との間には間隙４５７が形成される。このとき、フィルタ部材２５０の内側面２５２においては、突起部４３９との接触部分を除く部分が、全て間隙４５７に面することになる。よって、第一実施形態と同様に、内側面２５２における通気面積を大きくすることができる。
【００８４】
しかも、突起部４３９は、スペーサ部材４５０に設けられており、包囲部材４２０やフィルタ部材２５０に配置されたものではない。そのため、既存の包囲部材４２０のフィルタ配置孔４３１に、別途作成したスペーサ部材４５０を配置するだけで、フィルタ部材２５０の内側面２５２における通気面積を確保することができる。
【００８５】
なお、第三実施形態における間隙４５７が、本発明の特許請求の範囲の「気体流路」に相当し、スペーサ部材４５０が「スペーサ」に相当する。
【００８６】
以上説明したスペーサ部材４５０の形状は、突起部４３９を備えるものに限定されない。変形例のスペーサ部材５５０を備えるセンサキャップ５００について、図９及び図１０を参照して説明する。以下では、第三実施形態と異なる部分についてのみ重点的に説明し、同一部分については、同一符号を付し、説明を省略、または簡略化するものとする。
【００８７】
まず、変形例のスペーサ部材５５０について、図９を参照して説明する。なお、スペーサ部材５５０の説明においては、図９の上方をスペーサ部材５５０の上方として説明する。変形例のスペーサ部材５５０は、平面視Ｃ形状をなしており、切れ目５５２を備える。スペーサ部材５５０は、上面５５１と下面５５３（図１０参照）とを有している。上面５５１および下面５５３の外径は、フィルタ部材２５０（図１０参照）の内側面２５２の径よりも小さい。上面５５１および下面５５３の内径は、開口部４３８（図１０参照）の開口径よりも大きい。よって、上面５５１および下面５５３の面積は、繋ぎ面４３３の面積よりも小さい。
【００８８】
スペーサ部材５５０の配置構造について、図１０を参照して説明する。スペーサ部材５５０をフィルタ配置孔４３１に配置する場合には、スペーサ部材５５０の下面５５３に予め接着剤を塗布する。そして、開口部２５９からスペーサ部材５５０を挿入し、スペーサ部材４５０の下面５５３と繋ぎ面４３３とを接着させる。フィルタ配置孔４３１に配置されるフィルタ部材２５０は、第三実施形態と同様の形状および材質である。
【００８９】
フィルタ部材２５０がフィルタ配置孔３３１に配置された状態では、フィルタ部材２５０内側面２５２は、スペーサ部材５５０の上面５５１に接触する。よって、フィルタ部材２５０の内側面２５２と繋ぎ面４３３との間に形成された間隙５５７は、スペーサ部材５５０によって、スペーサ部材５５０の径方向外側と内側とに仕切られる。スペーサ部材５５０の径方向外側に形成された間隙５５７と径方向内側に形成された間隙５５７とは、切れ目５５２を介して連通している。よって、スペーサ部材５５０の径方向外側に形成された間隙５５７と通気孔２３２とは、切れ目５５２を介して通気可能である。よって、フィルタ部材２５０の内側面２５２の実質的な通気面積の減少分は、上面５５１の面積分である。
【００９０】
以上説明した変形例では、フィルタ部材２５０の内側面２５２においては、スペーサ部材５５０の上面５５１との接触部分を除く部分が、全て間隙５５７に面することになる。よって、変形例においても、フィルタ部材２５０の内側面２５２と繋ぎ面４３３とが接触する場合と比較して、内側面２５２における通気面積を大きくすることができる。
【００９１】
尚、上記実施形態に示される構成は例示であり、各種の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、フィルタ部材２５０の内側面２５２と、繋ぎ面２３３との間に気体流路を確保するためのスペーサの形状や配置位置は、実施形態に限定されない。
【００９２】
例えば、第一実施形態では、第１突起部２３９をフィルタ配置孔４３１の繋ぎ面２３３に形成したが、繋ぎ面２３３には第１突起部２３９を形成せずに、フィルタ部材２５０の内側面２５２に、内側面２５２から突出する突起部を形成しても良い。この場合であっても、内側面２５２と繋ぎ面２３３との接触を防止して、内側面２５２における通気面積を確保できる。
【００９３】
また、第１突起部２３９、第２突起部３３９の形状は上述した実施形態に限定されない。たとえば、第１突起部２３９、第２突起部３３９を円柱状に形成しても良いし、円錐状、柱状に形成しても良い。
【００９４】
また、第二実施形態においては、フィルタ配置面３３４から径方向内側に向かって突出する略円柱状の第２突起部３３９が形成されていたが、第２突起部３３９は略円柱状でなくてもよい。たとえば、円柱状に形成された第２突起部３３９を設けずに、代わりに、フィルタ配置面３３４から径方向内側に突出し、周方向に環状につながる突起部を設けても良い。
【００９５】
また、第１突起部２３９、第２突起部３３９の数も４つに限定されないし、配置間隔も一定でなくてもよい。例えば、第一実施形態においては、繋ぎ面２３３を開口部２５９の側から見て周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、第１突起部２３９が各区間にそれぞれに１つ以上形成されていれば、フィルタ部材２５０が傾いて配置されることを防止する上で好適である。また、第１突起部２３９が１つである場合であっても、フィルタ部材２５０の内側面２５２と繋ぎ面２３３との間に間隙を形成させることができるため、内側面２５２における通気面積を増加させることができる。
【符号の説明】
【００９６】
１ ガスセンサユニット
１０ 検出素子
７１ 接続端子
７２ 電極接触部
７３ キャップ接続部
９９ 溝部
１００ 酸素センサ
２００、３００、４００ センサキャップ
２１０ キャップ端子
２２０ 包囲部材
２３０ 連通孔
２３１、３３１、４３１ フィルタ配置孔
２３２ 通気孔
２３３、３３３、４３３ 繋ぎ面
２３４、３３４、４３４ フィルタ配置面
２３７ 通気面
２３９ 第1突起部
２５０ フィルタ部材
３３９ 第２突起部
４５０、５５０ スペーサ部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス中の酸素の濃度を検出する検出素子を備えたガスセンサユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の排気ガスに含まれる酸素の濃度を検出する検出素子を内蔵し、内燃機関の排気経路等に取り付けられる酸素センサが知られている。酸素センサの検出素子には、排気ガスに晒される検知電極と、大気に晒される基準電極とが設けられている。そして、この酸素センサには、基準電極に接続し、検出素子の出力を取り出すキャップ端子を備えたセンサキャップが着脱可能に取り付けられる。酸素センサとセンサキャップとにより、ガスセンサユニットが形成される。
【０００３】
センサキャップは、さらに、キャップ端子を保持し、且つ酸素センサに装着される包囲部材を備えている。そして、センサキャップを酸素センサに取り付けた状態において、基準電極に大気を晒すために、包囲部材と酸素センサとの間には内部空間が形成されると共に、包囲部材には、内部空間と自身の外部とを連通させる連通孔が形成されている。なお、この連通孔には、通気性及び撥水性を有するフィルタ部材が配置されており、内部空間への異物の混入が防止できる。
【０００４】
ところで、連通孔に対してフィルタ部材が位置決めできるように、連通孔は、外部と連通するとともに上記のフィルタ部材が配置されるフィルタ配置面と、フィルタ配置面の開口面積よりも小さく形成された通気面と、フィルタ配置面と通気面とを繋ぐ繋ぎ面とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６２５９７号公報
【発明の概要】
【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ユニットでは、フィルタ部材をフィルタ配置面に配置する際に、包囲部材の外側からフィルタ部材を押し込むため、フィルタ部材の内側面が、フィルタ配置面と通気面とを繋ぐ繋ぎ面に接触してしまう場合があった。フィルタ部材の内側面が繋ぎ面に接触すると、フィルタ部材の通気面積が、内側面の面積分（つまり、フィルタ配置面の開口面積）を確保できず、実質的に通気面の開口面積と同等になってしまう。すると、フィルタ部材における通気量が減少してしまい、内部空間と外部との間での通気がスムーズに行われなくなってしまう虞があった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、内部空間と外部との間での通気をスムーズに行うことができるガスセンサユニット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】
本発明の実施の態様によれば、被測定ガスに晒されるガス検出素子、および前記ガス検出素子に形成した電極と接続して前記ガス検出素子からの出力信号を伝えるセンサ端子を有するガスセンサと、前記ガスセンサに装着されて前記出力信号を外部装置に伝送するセンサキャップであって、前記センサ端子と電気的に接続するキャップ端子と、前記センサキャップの前記ガスセンサへの装着時に自身と前記ガスセンサとの間で内部空間を形成すると共に、該内部空間と外部とを気体が流通可能に連通する連通孔が形成された包囲部材と、前記連通孔内に配置され、通気性および撥水性を有するフィルタ部材と、を有するセンサキャップとを備えたガスセンサユニットにおいて、前記連通孔は、前記フィルタ部材が配置されるフィルタ配置面と、前記フィルタ配置面よりも開口面積が小さい通気面と、該フィルタ配置面と該通気面とを繋ぐ繋ぎ面と、を含み、前記フィルタ配置面内にフィルタ部材が配置され、前記繋ぎ面と前記フィルタ部材の前記繋ぎ面側に対向する内側面とによって形成される気体流路であって、前記フィルタ部材を通過した気体を前記通気面に対応する部位まで流通させる気体流路を確保するスペーサが、前記連通孔自身、前記フィルタ自身、又は前記繋ぎ面と前記フィルタ部材の前記内側面との間に設けられていることを特徴とするガスセンサユニットが提供される。
【０００９】
本実施の態様のガスセンサユニットでは、スペーサが、繋ぎ面とフィルタ部材の内側面との間に設けられるため、フィルタ部材の内側面と繋ぎ面とが直接接触することなく、繋ぎ面とフィルタ部材の内側面との間に気体流路を確保できる。よって、フィルタ部材の通気面積を、通気面の開口面積よりも大きくすることができる。フィルタ部材における気体の移動速度は、フィルタ部材の内側面における通気面積に依存するため、フィルタ部材における通気量を維持でき、内部空間と外部との間での通気をスムーズに行うことができる。
【００１０】
なお、スペーサは、繋ぎ面とフィルタ部材の内側面との間に設けられ、フィルタ部材の内側面と繋ぎ面とが直接接触させない構造であればよく、連通孔自身、フィルタ自身に形成されていても良いし、繋ぎ面とフィルタ部材の内側面との間に設けられていてもよい。
【００１１】
さらに、本実施形態において、前記スペーサは、前記連通孔自身に設けられており、前記フィルタ部材の前記内側面へ向けて前記繋ぎ面から突出する第１突起部であってもよい。第１突起部を繋ぎ面に形成することにより、スペーサと包囲部材とを一体成型することができる。この場合には、スペーサを別に準備する必要がなく、また、スペーサを成型するための製造工程をわざわざ設けることなく、スペーサを成型できるため、簡単かつ安価にガスセンサユニットを製造できる。また、この場合、第1突起部が繋ぎ面に固定されているため、第１突起部とフィルタ部材との接触位置がずれにくい。よって、第１突起部によって確保される気体流路はばらつかない。よって、内部空間と外部との間での通気をスムーズに行うことができるとともに、通気量の製品ごとのばらつきを抑えることができる。
【００１２】
また、前記第１突起部の突出方向と直交する前記第１突起部の断面の面積は、前記フィルタ部材側の面積が、前記繋ぎ面側の面積よりも小さくてもよい。この場合には、フィルタ部材の一面と第1突起部との接触面積を小さくすることができる。これにより、第１突起部によりフィルタ部材の通気面積を減らすことを抑制でき、フィルタ部材の内側面の通気面積を確実に確保できる。よって、内部空間と外部との間での通気をいっそうスムーズに行うことができる。なお、第1突起部の突出方向と直交する方向の断面の面積は、繋ぎ面からフィルタ部材の内側面に向かって段階的に小さくなっても良いし、漸近的に小さくなっても良い。
【００１３】
また、前記繋ぎ面を周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、前記第１突起部は、各区画それぞれに少なくとも１つ以上形成されていてもよい。第１突起部が各区画それぞれに少なくとも１つ以上配置されていることにより、繋ぎ面に対してフィルタ部材の内側面が傾いて配置されることを抑制できる。よって、気体流路を確実に確保して、フィルタ部材の内側面における通気面積を確保できる。よって、内部空間と外部との間での通気をいっそうスムーズに行うことができる。
【００１４】
また、前記スペーサは、前記連通孔自身に設けられており、前記フィルタ配置面から突出する第２突起部であってもよい。第２突起部をフィルタ配置面に形成することにより、スペーサと包囲部材とを一体成型することができる。この場合には、スペーサを別に準備する必要がなく、また、スペーサを成型するための製造工程をわざわざ設けることなく、スペーサを成型できるため、簡単かつ安価にガスセンサユニットを製造できる。また、この場合、第２突起部が繋ぎ面に固定されているため、第２突起部とフィルタ部材との接触位置がずれにくい。よって、第２突起部によって確保される気体流路はばらつかない。よって、内部空間と外部との間での通気をスムーズに行うことができるとともに、通気量の製品ごとのばらつきを抑えることができる。
【００１５】
ところで、スペーサが気体流路の途中に配置されていると、スペーサ自身が気体の流れる抵抗となる。これに対し、第２突起部をフィルタ配置面に設けることにより、第２突起部が気体流路の途中に配置されることがなく、気体の流れる抵抗とならない。これにより、センサキャップの通気性をいっそう向上させることができる。よって、内部空間と外部との間での通気をいっそうスムーズに行うことができる。
【００１６】
また、前記フィルタ配置面を周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、前記第２突起部は、各区画それぞれに少なくとも１つ以上形成されていてもよい。突起部が各区画それぞれに少なくとも１つ以上配置されていることにより、繋ぎ面に対してフィルタ部材の内側面が傾いて配置されることを抑制できる。よって、気体流路を確実に確保して、フィルタ部材の内側面における通気面積を確保できる。よって、内部空間と外部との間での通気をいっそうスムーズに行うことができる。
【００１７】
また、前記スペーサは、前記前記繋ぎ面と前記フィルタ部材の前記内側面との間に設けられており、前記フィルタ部材よりも硬度が高くてもよい。スペーサを包囲部材やフィルタ部材と一体成型することなく別途製造することにより、既存の包囲部材やフィルタ部材による影響を受けることなく様々なスペーサの形状を形成することができる。また、スペーサの硬度をフィルタ部材よりも高くすることにより、フィルタ部材を連通孔内に配置した場合に、スペーサがフィルタ部材によって押しつぶされることがない。スペーサの形状が確保できるので、気体流路を確実に確保できる。よって、内部空間と外部との間での通気をスムーズに行うことができる。
【００１８】
また、前記スペーサは、前記繋ぎ面における前記前記通気面側の縁よりも、前記フィルタ配置面側に配置されていてもよい。上述のように、スペーサも、気体流路の途中に位置されていると、スペーサ自身が気体の流れる抵抗となる。これに対し、スペーサを繋ぎ面における通気面側の縁よりもフィルタ配置面側に配置することにより、スペーサにより気体の流れる抵抗を小さくすることができる。これにより、センサキャップの通気性をいっそう向上させることができる。よって、内部空間と外部との間での通気をいっそうスムーズに行うことができる。
【００１９】
また、前記前記繋ぎ面に平行な方向における前記スペーサの断面の面積は、前記フィルタ部材側の面積が、前記繋ぎ面側の面積よりも小さくてもよい。この場合には、フィルタ部材の内側面とスペーサとの接触面積を小さくすることができる。これにより、フィルタ部材の内側面における通気面積を確実に確保できる。よって、内部空間と外部との間での通気をいっそうスムーズに行うことができる。なお、スペーサの繋ぎ面に平行な方向における段面積は、繋ぎ面からフィルタ部材の内側面に向かって段階的に小さくなっても良いし、漸近的に小さくなっても良い。
【００２０】
また、前記繋ぎ面を周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、前記スペーサは、各区画それぞれに少なくとも１つ以上配置されていてもよい。スペーサが各区画それぞれに少なくとも１つ以上配置されていることにより、繋ぎ面に対してフィルタ部材の内側面が傾いて配置されることを抑制できる。よって、気体流路を確実に確保して、フィルタ部材の内側面における通気面積を確保できる。よって、内部空間と外部との間での通気をいっそうスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ガスセンサユニット１の構造を示す縦断面図である。
【図２】酸素センサ１００の構造を示す縦断面図である。
【図３】センサキャップ２００の構造を示す縦断面図である。
【図４】センサキャップ２００の部分断面図である。
【図５】センサキャップ２００の通気量低下率を示すグラフである。
【図６】センサキャップ３００の部分断面図である。
【図７】センサキャップ４００の部分断面図である。
【図８】スペーサ部材４５０の斜視図である。
【図９】スペーサ部材５５０の斜視図である。
【図１０】センサキャップ５００の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化したガスセンサユニット１の第一実施形態について、図面を参照して説明する。ガスセンサユニット１は自動車の排気経路Ｈに取り付けられて使用されるものである。以下、軸線Ｏ方向において、ガスセンサユニット１の排気経路Ｈ内に挿入される側（図１中、下側）を、ガスセンサユニット１の先端側とし、これと反対方向に向かう側（図１中、上側）を後端側として説明する。
【００２３】
図１に示すように、ガスセンサユニット１は、酸素センサ１００と、酸素センサ１００の後端側に酸素センサ１００に着脱可能に装着されるセンサキャップ２００とからなる。酸素センサ１００は、排気ガスに晒されて、排気ガス中の酸素濃度に応じた検出信号を出力する検出素子１０を内蔵する。センサキャップ２００は、酸素センサ１００に取り付けられ、自身の備えるキャップ端子２１０が検出素子１０に電気的に接続されて、検出素子１０から出力された出力信号を、外部装置（例えば、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ））に伝送する。
【００２４】
はじめに、酸素センサ１００の構造について、図２を参照して説明する。酸素センサ１００は、先端側が閉じられた筒状の検出素子１０をハウジング２内に配置した構造を有する。検出素子１０の後端の内側には、この検出素子１０の出力する信号を取り出すための接続端子７１がはめ込まれている。そして、接続端子７１の外周部を取り囲むように、円筒状のセラミック包囲体４が設けられている。セラミック包囲体４は、検出素子１０の後端側の外周部ごと接続端子７１を取り囲んでいる。接続端子７１には、後述するキャップ端子２１０（図１参照）が接続される。
【００２５】
ハウジング２は、主体金具２１、及びプロテクタ２２を有している。主体金具２１は、ＳＵＳ４３０からなり、略円筒状に形成されている。この主体金具２１の先端部の外周面には、酸素センサ１００を排気経路Ｈに取り付けるためのねじ部２４が形成されている。ねじ部２４の後端側には、ねじ部２４を排気経路Ｈに螺合するための取付工具を係合させる取付部２９が設けられている。
【００２６】
また、主体金具２１の筒孔は、３段の段違い形状をなしており、先端側の部位が、最小の内径を有する先端筒孔２８として形成されている。そして、筒孔の後端側の部位は、最大の内径を有する後端筒孔２５として形成され、先端筒孔２８と後端筒孔２５との間に、両者の中間の内径を有する中間筒孔２７が形成されている。
【００２７】
後端筒孔２５は、セラミック包囲体４の先端部４１の外周を取り囲む位置に配置されている。また、後端筒孔２５と中間筒孔２７との間の段部は、充填材受け部２６として構成され、この充填材受け部２６と後端筒孔２５にかけての筒孔の内周と、検出素子１０の外周との間隙に、充填材１０２が充填される。
【００２８】
中間筒孔２７は、検出素子１０の後述する鍔部１２が配置される位置に形成されている。そして、中間筒孔２７と先端筒孔２８との間の段部は、鍔受け部２３として構成されている。この鍔受け部２３によって、検出素子１０の鍔部１２が支持される。また、先端筒孔２８は、検出素子１０を囲う位置に形成されている。
【００２９】
主体金具２１の先端には、プロテクタ２２が取り付けられている。プロテクタ２２は、有底筒状を有し、主体金具２１から露出する検出素子１０の後述する検出部１１の先端側を覆って保護している。プロテクタ２２は、排気経路Ｈ内の排気ガスをハウジング２の内部に導入させ、検出素子１０と接触させるための通気孔５４を複数備えている。
【００３０】
ハウジング２の内部に保持されている検出素子１０は、前述したように、先端が閉じられた有底筒状をなしており、ジルコニアを主成分とする固体電解質を基体１３とする。この検出素子１０の外周には、径方向外向きに突出した鍔部１２が設けられている。検出素子１０は、この鍔部１２の先端側を向く面（以下、「先端向き面」という）と、主体金具２１の鍔受け部２３との間に、金属製のパッキン１０１を介した状態で、主体金具２１内に配置されている。
【００３１】
検出素子１０の鍔部１２よりも先端側には検出部１１が配置され、鍔部よりも後端側は後端部１５として構成されている。検出部１１は、上述のように主体金具２１から露出し、排気ガスに晒されて、排気ガス中の酸素濃度を検出する。後端部１５は、略同一の外径で筒状に延びている。検出部１１の外周面には、Ｐｔ、あるいはＰｔ合金をメッキすることにより形成された検知電極５１が設けられている。検知電極５１は、鍔部１２の先端向き面に電気的に接続しており、さらに、パッキン１０１を介して、主体金具２１に電気的に接続される。よって、検知電極５１の電位は、主体金具２１から取り出すことができる。検出部１１の表面は、耐熱性セラミックスからなる多孔質状の電極保護層（図示省略）で覆われている。
【００３２】
基体１３の内周側には、内周面を被覆するように基準電極５５が設けられている。基準電極５５は、検出素子１０の内周面全体を、Ｐｔ、あるいはＰｔ合金でメッキすることによって形成されている。この基準電極５５と検知電極５１とは、固体電解質体である基体１３を挟んで互いに対応する位置に配置されており、この部分が、排気ガス中の酸素濃度を検知するガス検知部として機能する。
【００３３】
検出素子１０の鍔部１２の後端側を向く面（以下、「後端向き面」という）には、パッキン１０３が配置される。そして、パッキン１０３よりも後端側には、セラミック粉末からなる充填材１０２が、検出素子１０の後端部１５の外周面と、主体金具２１の、充填材受け部２６から後端筒孔２５にかけての内周面との間に充填されている。
【００３４】
そして、その充填材１０２の後端側には、前述したセラミック包囲体４が配置されている。セラミック包囲体４は、絶縁性のセラミックから筒状に形成されたものであり、セラミック包囲体４の先端部４１は、径方向外側に突出している。先端部４１は、検出素子１０の後端部１５の外周面と、後端筒孔２５の内周面との間で、充填材１０２の後端の位置に介在するように配置されている。先端部４１の後端向き面には、パッキン１０４が配置され、主体金具２１の後端に形成された加締部３１が先端に向かって加締められることにより、パッキン１０４を介して先端部４１が充填材１０２に対し押し付けられる。これにより、主体金具２１の内周面と、検出素子１０の外周面との間隙が、充填材１０２によって、気密に埋められている。このようにして、検出素子１０は、鍔受け部２３と加締部３１との間に挟まれた各部材を介し、主体金具２１の内部に保持されている。
【００３５】
また、検出素子１０の筒孔内の後端側には、接続端子７１が挿入されている。接続端子７１は、略筒状をなし、先端側に基準電極５５と接続する電極接触部７２が設けられ、後端側にキャップ端子２１０（後述）と接続するキャップ接続部７３が形成されている。
【００３６】
次に、センサキャップ２００の構造について、図３を参照して説明する。センサキャップ２００は、酸素センサ１００（図２参照）の後端側を包囲する包囲部材２２０と、酸素センサ１００に電気的に接続されるキャップ端子２１０と、キャップ端子２１０にかしめ固定されるリード線２６０と、フィルタ部材２５０とを備える。
【００３７】
まず、包囲部材２２０について説明する。図３に示すように、包囲部材２２０は、絶縁性のフッ素系ゴムを中空状に形成したものである。包囲部材２２０は、後端側（図中、上側）が閉じられた有底筒状のセンサ包囲部２２１と、センサ包囲部２２１の後端側から径方向に突出するフィルタ包囲部２２２と、センサ包囲部２２１の後端側からフィルタ包囲部２２２とは反対側に突出するリード線包囲部２２３とを有する。
【００３８】
センサ包囲部２２１は、センサキャップ２００が酸素センサ１００（図２参照）に取り付けられた状態において、酸素センサ１００の後端側を包囲する。図３に示すように、センサ包囲部２２１は略筒状に形成される。センサ包囲部２２１の内壁２２７には、センサキャップ２００を酸素センサ１００に取り付ける際に、酸素センサ１００の後端を自身の筒孔の中央に案内するためのテーパ状の段差が設けられている。
【００３９】
また、センサ包囲部２２１内には、酸素センサ１００の接続端子７１（図２参照）を介して検出素子１０の基準電極５５との導通を図るキャップ端子２１０が配置されている。キャップ端子２１０は、センサ包囲部２２１内で、センサ包囲部２２１の筒孔の底部側（図中、上側）から開放部側（図中、下側）へ向けて突出するセンサ接続部２５６を有する。このセンサ接続部２５６が、接続端子７１のキャップ接続部７３（図２参照）内に挿入され、接続端子７１との間で電気的な接続をなす。センサ接続部２５６は筒状に形成されており、センサ包囲部２２１内において、自身の筒孔２１６を介した通気が可能となっている。
【００４０】
また、キャップ端子２１０には、自身をセンサ包囲部２２１の内壁２２７に位置決め保持させるための位置決め部２５５が、センサ接続部２５６の根本付近に設けられている。位置決め部２５５は、センサ接続部２５６の根本から内壁２２７に向けて環状に形成された環状部２１１と、環状部２１１の外縁から、センサ接続部２５６と同じ側に向けて突出する円筒状に形成された把持部２１２とを有する。内壁２２７には凹部状の係合部２２５が設けられており、この係合部２２５に把持部２１２の下端部が係合されて、キャップ端子２１０のセンサ包囲部２２１内からの抜けが防止されている。なお、センサ包囲部２２１の底部（図中、上側）には、キャップ端子２１０をセンサ包囲部２２１に装着した状態で、センサ接続部２５６の筒孔２１６と後述するフィルタ包囲部２２２との間で通気が行えるように、溝部９９が形成されている。したがって、フィルタ包囲部２２２（より詳細には、後述する連通孔２３０）から溝部９９およびキャップ端子２１０の筒孔２１６内を介してセンサ包囲部２２１の開放部側へ通気可能となっている。
【００４１】
さらに、キャップ端子２１０からは、リード線２６０に接続されるリード線固定部２１９が、センサ接続部２５６の後端側付近からリード線包囲部２２３内へ向けて径方向に延びており、リード線包囲部２２３内で、リード線２６０と接続されている。リード線２６０は、リード線包囲部２２３に開口されたリード線挿通孔２６１からセンサキャップ２００の外部に引き出されている。なお、リード線挿通孔２６１の開口径は、リード線２６０の径よりも若干小さく形成されている。これにより、リード線挿通孔２６１とリード線２６０とが密着し、リード線挿通孔２６１から空気や水が導入されることを防止できる。
【００４２】
フィルタ包囲部２２２について説明する。フィルタ包囲部２２２は、センサ包囲部２２１の後端側から径方向外側に突出し、略円筒状に形成されている。フィルタ包囲部２２２は、連通孔２３０を内部に備える。連通孔２３０は、センサ包囲部２２１と包囲部材２２０の外部とを連通させる。連通孔２３０は、フィルタ包囲部２２２の外壁に開口部２５９を有するフィルタ配置孔２３１と、フィルタ配置孔２３１とセンサ包囲部２２１とを通気可能に連通させる通気孔２３２とから構成される。
【００４３】
フィルタ配置孔２３１は、図４に示すように、断面形状円形の筒孔として形成されている。フィルタ配置孔２３１は、周方向の面を形成するフィルタ配置面２３４と、フィルタ配置面２３４のセンサ包囲部２２１側の端部に位置する環状の繋ぎ面２３３とによって囲まれている。フィルタ配置面２３４の開口部２５９側の端部には、径方向内側に向かって突出し、周方向に環状につながるフィルタ押え部２３５が形成されている。フィルタ押え部２３５は、後述するフィルタ部材２５０がフィルタ配置孔２３１から外部に抜け落ちることを防止する。また、フィルタ配置面２３４には、径方向内側に向かって突出し、周方向に環状につながる２つのフィルタ保持部２３６が形成されている。フィルタ保持部２３６の突出高さは、フィルタ押え部２３５の突出高さよりも低い。
【００４４】
繋ぎ面２３３は、図４に示すように、環状をなし、中央に通気孔２３２につながる開口部２３８を有する。繋ぎ面２３３には、繋ぎ面２３３から開口部２５９側へ向けて突出する第１突起部２３９が形成されている。第１突起部２３９は、繋ぎ面２３３を開口部２５９の側から見た時に、開口部２３８の中央にあたる位置を中心として、周方向に９０度間隔で４つ配置されている。第１突起部２３９は、突出先端がそれぞれ半球状に形成されている。第1突起部２３９の突出高さは、一例として０．５ｍｍである。第1突起部２３９の繋ぎ面２３３側の端部における直径は、一例として０．７ｍｍである。
【００４５】
次に、通気孔２３２は、フィルタ配置孔２３１よりも小径の筒孔として形成され、上述のようにフィルタ配置孔２３１とセンサ包囲部２２１の内部とを連通させる。通気孔２３２のフィルタ配置孔２３１側の端部には開口部２３８が位置する。通気孔２３２は、通気面２３７によって形成されている。
【００４６】
次に、包囲部材２２０のフィルタ配置孔２３１内に配置されるフィルタ部材２５０について、図４を参照して説明する。フィルタ部材２５０は、微細気孔が連続する多孔質構造のＰＴＦＥからなり、水密性及び通気性を有する。フィルタ部材２５０は、円柱状に形成されており、開口部２５９側に配置される外側面２５１と、繋ぎ面２３３側に配置される内側面２５２と、外側面２５１と内側面２５２との間に位置する横面２５３とを備えている。
【００４７】
フィルタ部材２５０の配置構造について、図４を参照して説明する。フィルタ配置孔２３１にフィルタ部材２５０を配置する場合、フィルタ配置孔２３１の開口部２５９から、フィルタ部材２５０をフィルタ配置孔２３１に押し込む。フィルタ押え部２３５が弾性変形しながら、フィルタ部材２５０がフィルタ配置孔２３１に押し込まれて、フィルタ配置孔２３１に配置される。
【００４８】
フィルタ部材２５０がフィルタ配置孔２３１に配置された状態では、フィルタ押え部２３５が、変形から復帰してフィルタ部材２５０の外側面２５１に当接し、フィルタ部材２５０がフィルタ配置孔２３１から外部に抜け落ちることを防止する。また、フィルタ保持部２３６が、フィルタ部材２５０の横面２５３を径方向内側に押えつけて、フィルタ部材２５０を保持するとともに、フィルタ配置面２３４と横面２５３との間隙を封止する。これにより、フィルタ保持部２３６とフィルタ部材２５０の密着性を高め、センサキャップ２００の水密性を向上させることができる。
【００４９】
フィルタ部材２５０内側面２５２は、第１突起部２３９の先端に当接する。よって、内側面２５２と繋ぎ面２３３との間には間隙２５７が形成され、両者の密着が防止される。このとき、フィルタ部材２５０の内側面２５２においては、第１突起部２３９との接触部分を除く部分が、全て間隙２５７に面することになる。これにより、内側面２５２と繋ぎ面２３３とが密接する場合と比べて、内側面２５２における通気面積を大きくすることができる。
【００５０】
次に、このように構成されたセンサキャップ２００の酸素センサ１００への取り付け構造について説明する。図１に示すように、センサキャップ２００を酸素センサ１００に取り付けた状態では、キャップ端子２１０のセンサ接続部２５６が接続端子７１の内側に挿入され、接続端子７１に当接して、キャップ端子２１０と接続端子７１とが電気的に導通する。
【００５１】
また、把持部２１２とセンサ接続部２５６との間の隙間に、セラミック包囲体４の後端側が挿入され、セラミック包囲体４の後端面が環状部２１１に当接する。そして、包囲部材２２０の内壁２２７が、セラミック包囲体４の外周面に密着して、セラミック包囲体４を保持する。内壁２２７とセラミック包囲体４の外周面とが密着することにより、センサキャップ２００の下方からセンサキャップ２００の内部に大気が導入されることが防止される。これにより、基準電極５５は、連通孔２３０を介して外部から導入された空気とのみ接触する。
【００５２】
次に、基準電極５５に接触する大気の流れについて説明する。大気は、ガスセンサユニット１の外部から基準電極５５に向かって流れる場合と、基準電極５５から外部に向かって流れる場合とがあるが、ここでは外部から基準電極５５に向かって流れる場合を例に挙げて説明する。
【００５３】
図４に示すように、外部の大気は、包囲部材２２０の外壁に設けられた開口部２５９からフィルタ部材２５０を経由して間隙２５７に到達する。間隙２５７に到達した大気は、開口部２３８から通気孔２３２を経由して、キャップ端子２１０の後端側（図中上側）に形成された溝部９９に到達する。そして、図１に示すように、キャップ端子２１０の筒孔２１６を介し、接続端子７１の内部に形成された筒孔を経由して、検出素子１０の内部に到達し、基準電極５５に接触する。
【００５４】
ここで、フィルタ部材２５０における大気の移動速度は、大気の流通方向におけるフィルタ部材２５０の断面積（通気面積）に依存する。本実施形態では、図４に示すように、繋ぎ面２３３に第１突起部２３９を設けたため、内側面２５２は、第１突起部２３９の先端部とのみ接触する。よって、従来のように、内側面２５２と繋ぎ面２３３とが直接接触してしまい、内側面２５２における通気面積が開口部２３８と略同一になってしまう場合に比べて、内側面２５２における通気面積を増加させることができる。よって、フィルタ部材２５０における通気量を向上させることができる。
【００５５】
さらに、第１突起部２３９を繋ぎ面２３３に一体成型することにより、スペーサを別に準備する必要がなく、また、スペーサを成型するための製造工程をわざわざ設けることなく、第1突起部２３９を成型できるため、簡単かつ安価にガスセンサユニットを製造できる。また、第1突起部２３９が繋ぎ面２３３に固定されているため、第１突起部２３９とフィルタ部材２５０との接触位置がずれにくい。よって、第１突起部２３９によって確保される気体流路がばらつかない。よって、製品ごとのばらつきを抑えることができる。
【００５６】
また、第１突起部２３９の突出方向（図４の左右方向）と直交する第１突起部２３９の断面積が、繋ぎ面２３３から内側面２５２に向かうにつれて小さくなっている。これにより、フィルタ部材２５０の内側面２５２と第1突起部２３９との接触面積を小さくすることができ、第１突起部２３９によりフィルタ部材２５０の通気面積が減少することを抑制できる。
【００５７】
また、繋ぎ面２３３を周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、第１突起部２３９は、各区画それぞれに少なくとも１つ以上形成されている（本実施形態では、上述のように、９０度間隔に４つ）ので、繋ぎ面２３３に対してフィルタ部材２５０の内側面２５２が傾いて配置されることを抑制できる。
【００５８】
繋ぎ面２３３に第１突起部２３９を設けた本実施形態のガスセンサユニット１について、通気量に関する評価を行った。評価の方法および評価の結果について、図５を参照して説明する。なお、比較のために、繋ぎ面２３３に第１突起部２３９を備えない従来品についても通気量を測定し、評価した。
【００５９】
はじめに、評価の方法について説明する。評価は、フィルタ部材２５０をシリコンチューブの内部に配置した状態のフィルタ部材２５０の通気量（以下、基準通気量という）に対する、フィルタ部材２５０を包囲部材２２０の内部に配置した状態のフィルタ部材２５０の通気量の低下率を評価することにより行った。
【００６０】
基準通気量は以下のように測定した。まず、フィルタ部材２５０をシリコンチューブに挿入する。そして、シリコンチューブの一端側に５０ｋＰａの空気を加圧する。そして、シリコンチューブの他端側から一分間に流出する空気の量を水中捕獲する。捕獲された空気の量を基準通気量とした。
【００６１】
フィルタ部材２５０を包囲部材２２０に配置した状態のフィルタ部材２５０の通気量は、以下のように測定した。まず、フィルタ部材２５０を包囲部材２２０のフィルタ配置孔２３１に配置する。そして、包囲部材２２０のリード線包囲部２２３に開口されたリード線挿通孔２６１を閉塞する。そして、包囲部材２２０のセンサ包囲部２２１側の開口に５０ｋＰａの空気を加圧する。この条件において、フィルタ包囲部２２２に形成された開口部２５９から一分間に流出する空気の量を水中捕獲する。捕獲された空気の量を、フィルタ部材２５０を包囲部材２２０に配置した状態のフィルタ部材２５０の通気量とした。
【００６２】
なお、フィルタ部材２５０の包囲部材２２０内への配置方法は、以下の２通りとし、それぞれについて評価を行った。具体的には、フィルタ部材２５０の外側面２５１の中央を開口部２５９の側から通気孔２３２に向かって押し込む方法と、フィルタ部材２５０の外側面２５１の縁部近傍を押し込む方法との二通りの方法によって、フィルタ配置孔２３１にフィルタ部材２５０を配置し、それぞれ評価した。なお、前者の方法でフィルタ部材２５０を配置した場合、フィルタ部材２５０は、図１に示すように、内側面２５２が、４つの第１突起部２３９の全てに当接しており、柱軸がフィルタ配置孔２３１の孔軸と同一となるように配置される。また、後者の方法でフィルタ部材２５０を配置した場合には、フィルタ部材２５０は、内側面２５２が、４つの第１突起部２３９のうちの少なくとも一つに当接した状態で、柱軸がフィルタ配置孔２３１の孔軸に対して傾きを生じているように配置される。
【００６３】
以下、フィルタ部材２５０の外側面２５１の中央を押し込んで、フィルタ配置孔２３１に配置したフィルタ部材２５０の通気量をサンプル１の通気量、フィルタ部材２５０の外側面２５１の縁部近傍を押し込んで配置したフィルタ部材２５０の通気量をサンプル２の通気量、従来の包囲部材にフィルタ部材２５０を配置した状態の通気量をサンプル３の通気量として説明する。
【００６４】
基準通気量に対するサンプル１、サンプル２、サンプル３の通気量の低下率は、下記の式により算出した。
・ （サンプル１の通気量の低下率）＝（１−（サンプル１の通気量）／（基準通気量））×１００
・ （サンプル２の通気量の低下率）＝（１−（サンプル２の通気量）／（基準通気量））×１００
・ （サンプル３の通気量の低下率）＝（１−（サンプル３の通気量）／（基準通気量））×１００
【００６５】
評価の結果について説明する。図５に示すように、サンプル１については、基準通気量に対する通気量の低下率は、６％〜１８％であった。サンプル２については、基準通気量に対する通気量の低下率は、８％〜１８％であった。一方、サンプル３については、基準通気量に対する通気量の低下率は、３９％〜６０％であった。
【００６６】
これにより、サンプル１、サンプル２の通気量は、サンプル３の通気量よりも多いことが示された。この理由は、以下のように考えられる。サンプル１、サンプル２においては、フィルタ配置孔２３１の繋ぎ面２３３とフィルタ部材２５０の内側面２５２との間に間隙２５７が形成されているため、内側面２５２のほぼ全面に５０ｋＰａの空気圧がかかる。加圧された空気は、内側面２５２のほぼ全面からフィルタ部材２５０の内部に導入され、外側面２５１から流出する。一方、サンプル３においては、フィルタ部材２５０の内側面２５２は、フィルタ配置孔２３１の繋ぎ面２３３に接触している。内側面２５２のうちの繋ぎ面２３３に接触している部分には、空気圧がかからない。よって、加圧された空気は、内側面２５２のうちの繋ぎ面２３３に接触している部分からはフィルタ部材２５０の内部に導入されず、開口部２３８に面する部分からのみ導入される。これにより、サンプル１、サンプル２では、サンプル３よりも通気量が多くなったものと考えられる。
【００６７】
また、サンプル１、サンプル２の通気量のばらつきは、サンプル３の通気量のばらつきよりも少ないことが示された。この理由は、以下のように考えられる。上述のように、通気量は、フィルタ部材２５０の内側面２５２の通気面積に依存する。サンプル１、サンプル２においては、フィルタ部材２５０の内側面２５２は、第１突起部２３９の先端に接触する。よって、内側面２５２における通気面積は、内側面２５２の面積とほぼ等しいものとして近似できる。一方、サンプル３においては、内側面２５２と繋ぎ面２３３とが接触する。内側面２５２と繋ぎ面２３３との接触面積は、内側面２５２および繋ぎ面２３３に製造上形成されうる凹凸などにより、ばらつきが生じる。これにより、内側面２５２における通気面積にばらつきが生じる。よって、サンプル１、サンプル２では、サンプル３よりもばらつきが少なくなったものと考えられる。
【００６８】
以上より、本実施形態においては、従来品にくらべて通気量を多くできると共に、通気量のばらつきを少なくできることが示唆された。
【００６９】
なお、第一実施形態における検出素子１０が、本発明の特許請求の範囲の「ガス検出素子」に相当し、基準電極５５が「電極」に相当し、接続端子７１が「センサ端子」に相当し、酸素センサ１００が「ガスセンサ」に相当し、間隙２５７が「気体流路」に相当し、第１突起部２３９が、「スペーサ」及び「第１突起部」に相当する。
【００７０】
次に、本発明の第二実施形態のセンサキャップ３００について、図６を参照して説明する。第二実施形態のセンサキャップ３００では、包囲部材３２０のフィルタ包囲部３２２に形成されるフィルタ配置孔３３１の形状が第一実施形態とは異なる。以下では、第一実施形態とは異なるフィルタ配置孔３３１について重点的に説明し、第一実施形態と同一部分については、同一符号を付し、説明を省略、または簡略化するものとする。
【００７１】
図６に示すように、フィルタ包囲部３２２には、連通孔３３０が形成されている。連通孔３３０は、フィルタ配置孔３３１と、第一実施形態と同一形状の通気孔２３２とからなる。フィルタ配置孔３３１は断面形状円形の筒孔として形成されている。第一実施形態と同様に、フィルタ配置孔３３１は、フィルタ配置孔３３１の周方向の面を形成するフィルタ配置面３３４と、フィルタ配置面３３４のセンサ包囲部２２１側の端部に位置する環状の繋ぎ面３３３とによって取り囲まれている。フィルタ配置面３３４には、第一実施形態と同様に形成されたフィルタ押え部２３５およびフィルタ保持部２３６の他に、径方向内側に向かって突出する略円柱状に形成された４つの第２突起部３３９が設けられている。
【００７２】
４つの第２突起部３３９は、フィルタ配置面３３４において、同一円周上に形成されている。第２突起部３３９は、繋ぎ面３３３を開口部２５９の側から見た時に、周方向に９０度間隔でフィルタ配置面３３４に配置されている。第２突起部３３９は、突出先端がそれぞれ半球状に形成されている。
【００７３】
繋ぎ面３３３は、環状をなし、中央に通気孔２３２につながる開口部３３８を有する。第一実施形態とは異なり、繋ぎ面３３３には突起部が形成されていない。
【００７４】
フィルタ配置孔３３１に配置されるフィルタ部材２５０は、第一実施形態と同様の形状および材質である。フィルタ部材２５０がフィルタ配置孔３３１に配置された状態では、フィルタ部材２５０の内側面２５２は、第２突起部３３９の側面に当接する。よって、内側面２５２と繋ぎ面３３３との間には間隙３５７が形成され、両者の密着が防止される。このとき、フィルタ部材２５０の内側面２５２においては、第２突起部３３９との接触部分を除く部分が、全て間隙３５７に面することになる。これにより、内側面２５２と繋ぎ面３３３とが密接する場合と比べて、内側面２５２における通気面積を大きくすることができる。
【００７５】
しかも、第２突起部３３９は、フィルタ配置面３３４から突出している。これにより、第２突起部３３９が間隙３５７の途中に配置されることなく、気体の流れる抵抗にならない。以上より、第二実施形態のセンサキャップにおいても、通気量を確実に確保できる。
【００７６】
なお、第二実施形態における間隙３５７が、本発明の特許請求の範囲の「気体流路」に相当し、第２突起部３３９が、「スペーサ」及び「第２突起部」に相当する。
【００７７】
次に、本発明の第三実施形態のセンサキャップ４００について、図７及び図８を参照して説明する。第三実施形態のセンサキャップ４００では、包囲部材４２０のフィルタ包囲部４２２に形成されるフィルタ配置孔４３１の形状が第一実施形態とは異なる。また、フィルタ配置孔４３１に、スペーサ部材４５０が配置される点で、第一実施形態とは異なる。以下では、第一実施形態とは異なるフィルタ配置孔４３１及びスペーサ部材４５０について重点的に説明し、第一実施形態と同一部分については、同一符号を付し、説明を省略、または簡略化するものとする。
【００７８】
図７に示すように、フィルタ包囲部４２２には、連通孔４３０が形成されている。連通孔４３０は、フィルタ配置孔４３１と、第一実施形態と同一形状の通気孔２３２とからなる。フィルタ配置孔４３１は断面形状円形の筒孔として形成されている。フィルタ配置孔４３１の周方向の面を形成するフィルタ配置面４３４には、第一実施形態と同様に形成されたフィルタ押え部２３５、フィルタ保持部２３６が設けられている。
【００７９】
繋ぎ面４３３は、第一実施形態と同様に環状をなし、中央に通気孔２３２につながる開口部４３８を有する。第一実施形態とは異なり、繋ぎ面４３３には突起部が形成されていない。
【００８０】
フィルタ配置孔４３１に配置されるスペーサ部材４５０について、図８を参照して説明する。スペーサ部材４５０の説明では、図８の上方をスペーサ部材４５０の上方として説明する。スペーサ部材４５０は、フィルタ部材２５０よりも硬度の高いプラスチック材料もしくは無機材料によって形成されている。
【００８１】
スペーサ部材４５０は、平面視環状に形成された環状部４５１と、環状部４５１の上面４５２から上方に突出する突起部４３９とを備える。環状部４５１の外径は、繋ぎ面４３３の外周径と同一である。環状部４５１の内径は、開口部２３８の開口径よりも大きい。４つの突起部４３９は、環状部４５１を平面視した時に、周方向に９０度間隔で配置されている。突起部４３９は、突出先端がそれぞれ半球状に形成されている。
【００８２】
スペーサ部材４５０及びフィルタ部材２５０のフィルタ配置孔４３１への配置方法について、図７を参照して説明する。フィルタ配置孔４３１には、はじめに、スペーサ部材４５０を配置し、その後、フィルタ部材２５０を配置する。スペーサ部材４５０をフィルタ配置孔４３１に配置する場合には、まず、スペーサ部材４５０の下面４５３に予め接着剤を塗布する。そして、開口部２５９からスペーサ部材４５０を挿入し、スペーサ部材４５０の下面４５３と繋ぎ面４３３とを接着させる。この状態において、突起部４３９は、繋ぎ面４３３の内周側の縁よりも外周側の縁に近い位置に配置されている。
【００８３】
そして、開口部２５９から、フィルタ部材２５０を挿入する。フィルタ配置孔４３１に配置されるフィルタ部材２５０は、第一実施形態と同様の形状および材質である。フィルタ部材２５０がフィルタ配置孔３３１に配置された状態では、フィルタ部材２５０の内側面２５２は、突起部４３９の先端に当接する。よって、内側面２５２と上面４５２、内側面２５２と繋ぎ面４３３との間には間隙４５７が形成される。このとき、フィルタ部材２５０の内側面２５２においては、突起部４３９との接触部分を除く部分が、全て間隙４５７に面することになる。よって、第一実施形態と同様に、内側面２５２における通気面積を大きくすることができる。
【００８４】
しかも、突起部４３９は、スペーサ部材４５０に設けられており、包囲部材４２０やフィルタ部材２５０に配置されたものではない。そのため、既存の包囲部材４２０のフィルタ配置孔４３１に、別途作成したスペーサ部材４５０を配置するだけで、フィルタ部材２５０の内側面２５２における通気面積を確保することができる。
【００８５】
なお、第三実施形態における間隙４５７が、本発明の特許請求の範囲の「気体流路」に相当し、スペーサ部材４５０が「スペーサ」に相当する。
【００８６】
以上説明したスペーサ部材４５０の形状は、突起部４３９を備えるものに限定されない。変形例のスペーサ部材５５０を備えるセンサキャップ５００について、図９及び図１０を参照して説明する。以下では、第三実施形態と異なる部分についてのみ重点的に説明し、同一部分については、同一符号を付し、説明を省略、または簡略化するものとする。
【００８７】
まず、変形例のスペーサ部材５５０について、図９を参照して説明する。なお、スペーサ部材５５０の説明においては、図９の上方をスペーサ部材５５０の上方として説明する。変形例のスペーサ部材５５０は、平面視Ｃ形状をなしており、切れ目５５２を備える。スペーサ部材５５０は、上面５５１と下面５５３（図１０参照）とを有している。上面５５１および下面５５３の外径は、フィルタ部材２５０（図１０参照）の内側面２５２の径よりも小さい。上面５５１および下面５５３の内径は、開口部４３８（図１０参照）の開口径よりも大きい。よって、上面５５１および下面５５３の面積は、繋ぎ面４３３の面積よりも小さい。
【００８８】
スペーサ部材５５０の配置構造について、図１０を参照して説明する。スペーサ部材５５０をフィルタ配置孔４３１に配置する場合には、スペーサ部材５５０の下面５５３に予め接着剤を塗布する。そして、開口部２５９からスペーサ部材５５０を挿入し、スペーサ部材４５０の下面５５３と繋ぎ面４３３とを接着させる。フィルタ配置孔４３１に配置されるフィルタ部材２５０は、第三実施形態と同様の形状および材質である。
【００８９】
フィルタ部材２５０がフィルタ配置孔３３１に配置された状態では、フィルタ部材２５０内側面２５２は、スペーサ部材５５０の上面５５１に接触する。よって、フィルタ部材２５０の内側面２５２と繋ぎ面４３３との間に形成された間隙５５７は、スペーサ部材５５０によって、スペーサ部材５５０の径方向外側と内側とに仕切られる。スペーサ部材５５０の径方向外側に形成された間隙５５７と径方向内側に形成された間隙５５７とは、切れ目５５２を介して連通している。よって、スペーサ部材５５０の径方向外側に形成された間隙５５７と通気孔２３２とは、切れ目５５２を介して通気可能である。よって、フィルタ部材２５０の内側面２５２の実質的な通気面積の減少分は、上面５５１の面積分である。
【００９０】
以上説明した変形例では、フィルタ部材２５０の内側面２５２においては、スペーサ部材５５０の上面５５１との接触部分を除く部分が、全て間隙５５７に面することになる。よって、変形例においても、フィルタ部材２５０の内側面２５２と繋ぎ面４３３とが接触する場合と比較して、内側面２５２における通気面積を大きくすることができる。
【００９１】
尚、上記実施形態に示される構成は例示であり、各種の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、フィルタ部材２５０の内側面２５２と、繋ぎ面２３３との間に気体流路を確保するためのスペーサの形状や配置位置は、実施形態に限定されない。
【００９２】
例えば、第一実施形態では、第１突起部２３９をフィルタ配置孔４３１の繋ぎ面２３３に形成したが、繋ぎ面２３３には第１突起部２３９を形成せずに、フィルタ部材２５０の内側面２５２に、内側面２５２から突出する突起部を形成しても良い。この場合であっても、内側面２５２と繋ぎ面２３３との接触を防止して、内側面２５２における通気面積を確保できる。
【００９３】
また、第１突起部２３９、第２突起部３３９の形状は上述した実施形態に限定されない。たとえば、第１突起部２３９、第２突起部３３９を円柱状に形成しても良いし、円錐状、柱状に形成しても良い。
【００９４】
また、第二実施形態においては、フィルタ配置面３３４から径方向内側に向かって突出する略円柱状の第２突起部３３９が形成されていたが、第２突起部３３９は略円柱状でなくてもよい。たとえば、円柱状に形成された第２突起部３３９を設けずに、代わりに、フィルタ配置面３３４から径方向内側に突出し、周方向に環状につながる突起部を設けても良い。
【００９５】
また、第１突起部２３９、第２突起部３３９の数も４つに限定されないし、配置間隔も一定でなくてもよい。例えば、第一実施形態においては、繋ぎ面２３３を開口部２５９の側から見て周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、第１突起部２３９が各区間にそれぞれに１つ以上形成されていれば、フィルタ部材２５０が傾いて配置されることを防止する上で好適である。また、第１突起部２３９が１つである場合であっても、フィルタ部材２５０の内側面２５２と繋ぎ面２３３との間に間隙を形成させることができるため、内側面２５２における通気面積を増加させることができる。
【符号の説明】
【００９６】
１ ガスセンサユニット
１０ 検出素子
７１ 接続端子
７２ 電極接触部
７３ キャップ接続部
９９ 溝部
１００ 酸素センサ
２００、３００、４００ センサキャップ
２１０ キャップ端子
２２０ 包囲部材
２３０ 連通孔
２３１、３３１、４３１ フィルタ配置孔
２３２ 通気孔
２３３、３３３、４３３ 繋ぎ面
２３４、３３４、４３４ フィルタ配置面
２３７ 通気面
２３９ 第1突起部
２５０ フィルタ部材
３３９ 第２突起部
４５０、５５０ スペーサ部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガスに晒されるガス検出素子、および前記ガス検出素子に形成した電極と接続して前記ガス検出素子からの出力信号を伝えるセンサ端子を有するガスセンサと、
前記ガスセンサに装着されて前記出力信号を外部装置に伝送するセンサキャップであって、前記センサ端子と電気的に接続するキャップ端子と、前記センサキャップの前記ガスセンサへの装着時に自身と前記ガスセンサとの間で内部空間を形成すると共に、該内部空間と外部とを気体が流通可能に連通する連通孔が形成された包囲部材と、前記連通孔内に配置され、通気性および撥水性を有するフィルタ部材と、を有するセンサキャップと、
を備えたガスセンサユニットにおいて、
前記連通孔は、前記フィルタ部材が配置されるフィルタ配置面と、前記フィルタ配置面よりも開口面積が小さい通気面と、該フィルタ配置面と該通気面とを繋ぐ繋ぎ面と、を含み、
前記フィルタ配置面内にフィルタ部材が配置され、
前記繋ぎ面と前記フィルタ部材の前記繋ぎ面に対向する内側面とによって形成される気体流路であって、前記フィルタ部材を通過した気体を前記通気面内まで流通させる気体流路を確保するスペーサが、前記連通孔自身、前記フィルタ部材自身、又は前記繋ぎ面と前記フィルタ部材の前記内側面との間に設けられていることを特徴とするガスセンサユニット。
【請求項２】
前記スペーサは、前記連通孔自身に設けられており、前記フィルタ部材の前記内側へ向けて前記繋ぎ面から突出する第１突起部であることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサユニット。
【請求項３】
前記第１突起部の突出方向と直交する前記第１突起部の断面の面積は、前記フィルタ部材側の面積が、前記繋ぎ面側の面積よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のガスセンサユニット。
【請求項４】
前記繋ぎ面を周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、前記第１突起部は、各区画それぞれに少なくとも１つ以上形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のガスセンサユニット。
【請求項５】
前記スペーサは、前記連通孔自身に設けられており、前記フィルタ配置面から突出する第２突起部であることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサユニット。
【請求項６】
前記フィルタ配置面を周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、前記第２突起部は、各区画それぞれに少なくとも１つ以上形成されていることを特徴とする請求項５に記載のガスセンサユニット。
【請求項７】
前記スペーサは、前記繋ぎ面と前記フィルタ部材の前記内側との間に設けられており、前記フィルタ部材よりも硬度が高いことを特徴とする請求項１に記載のガスセンサユニット。
【請求項８】
前記スペーサは、前記繋ぎ面における前記前記通気面側の縁よりも、前記フィルタ配置面側に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のガスセンサユニット。
【請求項９】
前記前記繋ぎ面に平行な方向における前記スペーサの断面の面積は、前記フィルタ部材側の面積が、前記繋ぎ面側の面積よりも小さいことを特徴とする請求項７または８に記載のガスセンサユニット。
【請求項１０】
前記繋ぎ面を周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、前記スペーサは、各区画それぞれに少なくとも１つ以上配置されていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一項に記載のガスセンサユニット。
【請求項１】
被測定ガスに晒されるガス検出素子、および前記ガス検出素子に形成した電極と接続して前記ガス検出素子からの出力信号を伝えるセンサ端子を有するガスセンサと、
前記ガスセンサに装着されて前記出力信号を外部装置に伝送するセンサキャップであって、前記センサ端子と電気的に接続するキャップ端子と、前記センサキャップの前記ガスセンサへの装着時に自身と前記ガスセンサとの間で内部空間を形成すると共に、該内部空間と外部とを気体が流通可能に連通する連通孔が形成された包囲部材と、前記連通孔内に配置され、通気性および撥水性を有するフィルタ部材と、を有するセンサキャップと、
を備えたガスセンサユニットにおいて、
前記連通孔は、前記フィルタ部材が配置されるフィルタ配置面と、前記フィルタ配置面よりも開口面積が小さい通気面と、該フィルタ配置面と該通気面とを繋ぐ繋ぎ面と、を含み、
前記フィルタ配置面内にフィルタ部材が配置され、
前記繋ぎ面と前記フィルタ部材の前記繋ぎ面に対向する内側面とによって形成される気体流路であって、前記フィルタ部材を通過した気体を前記通気面内まで流通させる気体流路を確保するスペーサが、前記連通孔自身、前記フィルタ部材自身、又は前記繋ぎ面と前記フィルタ部材の前記内側面との間に設けられていることを特徴とするガスセンサユニット。
【請求項２】
前記スペーサは、前記連通孔自身に設けられており、前記フィルタ部材の前記内側へ向けて前記繋ぎ面から突出する第１突起部であることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサユニット。
【請求項３】
前記第１突起部の突出方向と直交する前記第１突起部の断面の面積は、前記フィルタ部材側の面積が、前記繋ぎ面側の面積よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のガスセンサユニット。
【請求項４】
前記繋ぎ面を周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、前記第１突起部は、各区画それぞれに少なくとも１つ以上形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のガスセンサユニット。
【請求項５】
前記スペーサは、前記連通孔自身に設けられており、前記フィルタ配置面から突出する第２突起部であることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサユニット。
【請求項６】
前記フィルタ配置面を周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、前記第２突起部は、各区画それぞれに少なくとも１つ以上形成されていることを特徴とする請求項５に記載のガスセンサユニット。
【請求項７】
前記スペーサは、前記繋ぎ面と前記フィルタ部材の前記内側との間に設けられており、前記フィルタ部材よりも硬度が高いことを特徴とする請求項１に記載のガスセンサユニット。
【請求項８】
前記スペーサは、前記繋ぎ面における前記前記通気面側の縁よりも、前記フィルタ配置面側に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のガスセンサユニット。
【請求項９】
前記前記繋ぎ面に平行な方向における前記スペーサの断面の面積は、前記フィルタ部材側の面積が、前記繋ぎ面側の面積よりも小さいことを特徴とする請求項７または８に記載のガスセンサユニット。
【請求項１０】
前記繋ぎ面を周方向に１２０度ずつ区画分けしたときに、前記スペーサは、各区画それぞれに少なくとも１つ以上配置されていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一項に記載のガスセンサユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１８１９１（Ｐ２０１２−１８１９１Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３４４８９（Ｐ２０１１−２３４４８９）
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【分割の表示】特願２００９−１１４２０４（Ｐ２００９−１１４２０４）の分割
【原出願日】平成２１年５月１１日（２００９．５．１１）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【分割の表示】特願２００９−１１４２０４（Ｐ２００９−１１４２０４）の分割
【原出願日】平成２１年５月１１日（２００９．５．１１）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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