JP7465739B2

JP7465739B2 - ガスセンサ及び保護カバー

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Publication number: JP7465739B2
Application number: JP2020127253A
Authority: JP
Inventors: 洋介足立; 丈史大森
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2019-10-03
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2024-04-11
Anticipated expiration: 2040-07-28
Also published as: JP2021060385A

Description

本発明は、ガスセンサ及び保護カバーに関する。

従来、自動車の排気ガスなどの被測定ガスにおけるＮＯｘや酸素などの所定のガス濃度を検出するガスセンサが知られている。例えば、特許文献１には、センサ素子と、センサ素子の先端が内部に配置される内側保護カバーと、内側保護カバーの外側に配置された外側保護カバーと、を備えたガスセンサが記載されている。また、特許文献１には、外側保護カバーに配設され被測定ガスの外部からの入口である１以上の外側入口の合計断面積Ｓ１と、外側保護カバーに配設され被測定ガスの外部への出口である１以上の外側出口の合計断面積Ｓ２と、の比である断面積比Ｓ１／Ｓ２を値２．０超過値５．０以下とすることで、ガス濃度検出の応答性をより高めることが記載されている。

特開２０１７－２２３６２０号公報

ところで、ガス濃度検出の応答性は、ガスセンサの周辺を流れる被測定ガスの流速によっても変化し、流速が低い場合（例えば２ｍ／ｓ未満）には応答性が低下しやすいという問題があった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、被測定ガスの低流速時の応答性の低下を低減することを主目的とする。

本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のガスセンサは、
被測定ガスを導入するガス導入口を有し、該ガス導入口から内部に流入した該被測定ガスの特定ガス濃度を検出可能なセンサ素子と、
前記センサ素子の先端及び前記ガス導入口が内部に配置されるセンサ素子室を内側に有し、該センサ素子室への入口である１以上の素子室入口と該センサ素子室からの出口である１以上の素子室出口とが配設された筒状の内側保護カバーと、
前記被測定ガスの外部からの入口である１以上の外側入口と、前記被測定ガスの外部への出口である１以上の外側出口と、が配設され、前記内側保護カバーの外側に配設された筒状の外側保護カバーと、
を備え、
前記外側保護カバー及び前記内側保護カバーは、両者の間の空間として、前記外側入口と前記素子室入口との間の前記被測定ガスの流路として機能する第１ガス室と、前記外側出口と前記素子室出口との間の前記被測定ガスの流路として機能し該第１ガス室と直接には連通していない第２ガス室と、を形成しており、
前記内側保護カバーは、前記センサ素子を囲む筒状の第１部材と、該第１部材を囲む筒状の第２部材とを有し、
前記第１部材及び前記第２部材は、両者の間の隙間として、前記素子室入口を形成しており、
前記内側保護カバーの軸方向に平行且つ前記センサ素子の前記先端から後端に向かう方向を上方向とし、前記センサ素子の前記後端から前記先端に向かう方向を下方向として、前記第１ガス室は、前記外側保護カバーと前記第２部材との間の空間であり前記外側入口から前記上方向に向かう前記被測定ガスの流路として機能する第１空間と、前記第２部材の上端よりも上方且つ前記外側保護カバーと前記第１部材との間の空間であり前記第１空間から前記素子室入口までの前記被測定ガスの流路として機能する第２空間と、を有し、
前記第２空間における、前記被測定ガスが前記第２部材の直上を前記第２部材の外側から内側へ向かって通過する際の流路断面積である断面積Ｃｓが１４．０ｍｍ²以上であり、
前記第２空間における前記内側保護カバーの周方向に垂直な断面積である断面積Ｄｓが０．５ｍｍ²以上６．４ｍｍ²以下である、
ものである。

このガスセンサでは、ガスセンサの周囲を流れる被測定ガスは、外側保護カバーの外側入口から第１ガス室のうち第１空間に流入し、第１空間内を上方向に流れて第２空間に到達し、第２空間内を第２部材の外側から内側へ向かって流れて素子室入口に到達し、素子室入口を通ってセンサ素子室内のガス導入口に到達する。ここで、被測定ガスの流速が低流速の場合には、外側入口から流入する被測定ガスの流量が小さいため、素子室入口を通って素子室内に流入する被測定ガスの流量も小さくなり、特定ガス濃度検出の応答性が低下しやすくなる。これに対し、本発明のガスセンサでは、断面積Ｃｓが１４．０ｍｍ²以上であることで、被測定ガスが第２空間内で第２部材の外側から内側へ向かって移動しやすくなる。すなわち第１空間内の被測定ガスが第２空間を通過して素子室入口に向かいやすくなる。これにより、素子室入口に到達する被測定ガスの流量を大きくすることができ、被測定ガスが低流速である場合の特定ガス濃度検出の応答性の低下を抑制できる。また、断面積Ｄｓが６．４ｍｍ²以下であることで、被測定ガスが第２空間内を内側保護カバーの周方向に沿って流れてしまうことによる応答性の低下を抑制できる。ここで、被測定ガスが第２空間内を内側保護カバーの周方向に沿って流れると、被測定ガスが第２空間を通過して素子室入口に到達するまでの時間が長くなって応答性が低下する場合がある。これに対し、断面積Ｄｓが６．４ｍｍ²以下であることで、被測定ガスが第２空間内を内側保護カバーの周方向に沿って流れにくくなる。したがって、上記のような被測定ガスが第２空間内を内側保護カバーの周方向に沿って流れてしまうことに起因する応答性の低下を抑制できる。以上により、本発明のガスセンサは、被測定ガスの低流速時の応答性の低下を低減できる。断面積Ｄｓは上記の通り値が小さい方が好ましいが、断面積Ｄｓは０．５ｍｍ²以上としてもよい。

本発明のガスセンサにおいて、前記断面積Ｃｓが２２．９ｍｍ²以上であってもよい。こうすれば、被測定ガスが第２空間内で第２部材の外側から内側へ向かってさらに移動しやすくなるため、被測定ガスの低流速時の応答性の低下をより抑制できる。

本発明のガスセンサにおいて、前記断面積Ｄｓが５．０ｍｍ²以下であってもよい。こうすれば、被測定ガスが第２空間内を内側保護カバーの周方向に沿って流れることをさらに抑制できるため、被測定ガスの低流速時の応答性の低下をより抑制できる。

本発明のガスセンサにおいて、前記第１空間から前記第２空間への前記被測定ガスの流入口である第２空間入口の断面積Ａｓと前記１以上の素子室入口の合計断面積である断面積Ｂｓとの断面積比Ａｓ／Ｂｓが１．４１以上４．７０以下であってもよい。ここで、断面積Ａｓが小さすぎると、第１空間内の被測定ガスが第２空間内に流入しにくくなり、結果として被測定ガスが素子室入口内に流入しにくくなる。また、断面積Ｂｓが小さすぎると、第２空間内の被測定ガスが素子室入口内に流入しにくくなる。これに対し、断面積比Ａｓ／Ｂｓが１．４１以上４．７０以下であれば、断面積Ａｓ，Ｂｓの大きさのバランスがよいことで、第１空間内の被測定ガスが第２空間を通過して素子室入口に流入しやすくなるため、被測定ガスの低流速時の応答性の低下をより抑制できる。

本発明のガスセンサにおいて、前記第１空間から前記第２空間への前記被測定ガスの流入口である第２空間入口の断面積Ａｓが４７．３ｍｍ²以上６８．１ｍｍ²以下であってもよい。また、前記１以上の素子室入口の合計断面積である断面積Ｂｓが１４．５ｍｍ²以上３３．４ｍｍ²以下であってもよい。

本発明のガスセンサにおいて、前記第１部材及び前記第２部材は、前記素子室入口のうち前記センサ素子室側の開口部である素子側開口部が前記下方向に向けて開口するように該素子室入口を形成していてもよい。こうすれば、素子側開口部から流出した被測定ガスがセンサ素子の表面（ガス導入口以外の表面）に垂直に当たることを抑制したり、センサ素子の表面上を長い距離通過してからガス導入口に到達することを抑制したりできる。これにより、センサ素子の冷えを抑制できる。しかも、素子側開口部の開口の向きを調整することでセンサ素子の冷えを抑制しており、内側保護カバー内の被測定ガスの流量や流速を減らしているわけではないため、特定ガス濃度検出の応答性の低下も低減できる。これらにより、センサ素子の応答性の低下を抑制しつつ、センサ素子の保温性の低下も抑制できる。ここで、「素子側開口部が下方向に向けて開口する」とは、下方向と平行に開口している場合と、下方に向かうにつれてセンサ素子に近づくように下方向から傾斜して開口している場合とを含む。

本発明のガスセンサにおいて、前記第１部材は、前記センサ素子を囲む第１円筒部を有しており、前記第２部材は、前記第１円筒部よりも大径の第２円筒部を有しており、前記素子室入口は、前記第１円筒部の外周面と前記第２円筒部の内周面との間の円筒状の隙間であってもよい。

本発明の保護カバーは、
被測定ガスを導入するガス導入口を有し、該ガス導入口から内部に流入した該被測定ガスの特定ガス濃度を検出可能なセンサ素子、を保護するための保護カバーであって、
前記センサ素子の先端及び前記ガス導入口を内部に配置するためのセンサ素子室を内側に有し、該センサ素子室への入口である１以上の素子室入口と該センサ素子室からの出口である１以上の素子室出口とが配設された筒状の内側保護カバーと、
前記被測定ガスの外部からの入口である１以上の外側入口と、前記被測定ガスの外部への出口である１以上の外側出口と、が配設され、前記内側保護カバーの外側に配設された筒状の外側保護カバーと、
を備え、
前記外側保護カバー及び前記内側保護カバーは、両者の間の空間として、前記外側入口と前記素子室入口との間の前記被測定ガスの流路として機能する第１ガス室と、前記外側出口と前記素子室出口との間の前記被測定ガスの流路として機能し該第１ガス室と直接には連通していない第２ガス室と、を形成しており、
前記内側保護カバーは、筒状の第１部材と、該第１部材を囲む筒状の第２部材とを有し、
前記第１部材及び前記第２部材は、両者の間の隙間として、前記素子室入口を形成しており、
前記内側保護カバーの軸方向に平行且つ前記外側保護カバーの底部から該底部とは反対側に向かう方向を上方向とし、前記外側保護カバーの該底部とは反対側から該底部に向かう方向を下方向として、前記第１ガス室は、前記外側保護カバーと前記第２部材との間の空間であり前記外側入口から前記上方向に向かう前記被測定ガスの流路として機能する第１空間と、前記第２部材の上端よりも上方且つ前記外側保護カバーと前記第１部材との間の空間であり前記第１空間から前記素子室入口までの前記被測定ガスの流路として機能する第２空間と、を有し、
前記第２空間における、前記被測定ガスが前記第２部材の直上を前記第２部材の外側から内側へ向かって通過する際の流路断面積である断面積Ｃｓが１４．０ｍｍ²以上であり、
前記第２空間における前記内側保護カバーの周方向に垂直な断面積である断面積Ｄｓが０．５ｍｍ²以上６．４ｍｍ²以下である、
ものである。

この保護カバーのセンサ素子室にセンサ素子の先端及びガス導入口を配置することで、上述した本発明のガスセンサと同様に、被測定ガスの低流速時の応答性の低下を低減する効果が得られる。本発明の保護カバーにおいて、上述したガスセンサの種々の態様を採用してもよい。

配管２０へのガスセンサ１００の取り付け状態の概略説明図。図１のＡ－Ａ断面図。図２のＢ－Ｂ断面図。図３のＣ－Ｃ断面図。図３の外側保護カバー１４０のＣ－Ｃ断面図。図３のＤ視図。図４のＥ－Ｅ断面の一部を拡大した断面図。変形例のガスセンサ２００の縦断面図。図８の外側保護カバー２４０のＦ－Ｆ断面図。図８のＧ視図。変形例の素子室入口３２７を示す断面図。変形例のガスセンサ４００の縦断面図。実験例１～４の各々の流速と応答時間との関係を示すグラフ。実験例１～４の各々の高さＣ，断面積Ｃｓ，Ｄｓ，体積Ｖと流速１ｍ／ｓにおける応答時間との関係を示すグラフ。

次に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は配管２０へのガスセンサ１００の取り付け状態の概略説明図である。図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。図３は、図２のＢ－Ｂ断面図である。図４は、図３のＣ－Ｃ断面図である。図５は、図３の外側保護カバー１４０のＣ－Ｃ断面図である。なお、図５は、図４から第１円筒部１３４，第２円筒部１３６，先端部１３８及びセンサ素子１１０を除いた図に相当する。図６は、図３のＤ視図である。図７は、図４のＥ－Ｅ断面の一部を拡大した断面図である。なお、保護カバー１２０の軸方向に平行且つセンサ素子１１０の先端から後端に向かう方向（図３，７の上方向）を上方向とし、保護カバー１２０の軸方向に平行且つセンサ素子１１０の後端から先端に向かう方向（図３，７の下方向）を下方向とする。

図１に示すように、ガスセンサ１００は車両のエンジンからの排気経路である配管２０内に取り付けられており、エンジンから排出された被測定ガスとしての排気ガスに含まれるＮＯｘ，アンモニア，Ｏ₂等のガス成分のうち少なくともいずれか１つの特定ガスの濃度である特定ガス濃度を検出するようになっている。このガスセンサ１００は、図２に示すように、ガスセンサ１００の中心軸が配管２０内の被測定ガスの流れに垂直な状態で配管２０内に固定されている。なお、ガスセンサ１００の中心軸が配管２０内の被測定ガスの流れに垂直且つ鉛直方向に対して所定の角度（例えば４５°）だけ傾いた状態で配管２０内に固定されていてもよい。

ガスセンサ１００は、図３に示すように、被測定ガス中の特定ガス濃度（ＮＯｘ，アンモニア，Ｏ₂等の濃度）を検出する機能を有するセンサ素子１１０と、このセンサ素子１１０を保護する保護カバー１２０とを備えている。また、ガスセンサ１００は、金属製のハウジング１０２及び外周面におねじが設けられた金属製のボルト１０３を備えている。ハウジング１０２は配管２０に溶接され内周面にめねじが設けられた固定用部材２２内に挿入されており、さらにボルト１０３が固定用部材２２内に挿入されることでハウジング１０２が固定用部材２２内に固定されている。これにより、ガスセンサ１００が配管２０内に固定されている。なお、配管２０内の被測定ガスの流れる向きは、図３における左から右に向かう方向である。

センサ素子１１０は、細長な長尺の板状体形状の素子であり、ジルコニア（ＺｒＯ₂）等の酸素イオン伝導性固体電解質層を複数積層した構造を有している。センサ素子１１０は、被測定ガスを自身の内部に導入するガス導入口１１１を有しており、ガス導入口１１１から内部に流入した被測定ガスの特定ガス濃度を検出可能に構成されている。本実施形態では、ガス導入口１１１は、センサ素子１１０の先端面（図３におけるセンサ素子１１０の下面）に開口しているものとした。センサ素子１１０は、センサ素子１１０を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒーターを内部に備えている。このようなセンサ素子１１０の構造や特定ガス濃度を検出する原理は公知であり、例えば特開２００８－１６４４１１号公報に記載されている。センサ素子１１０は、先端（図３の下端）及びガス導入口１１１がセンサ素子室１２４内に配置されている。なお、センサ素子１１０の後端から先端に向かう方向（下方向）を先端方向とも称する。

また、センサ素子１１０は、表面の少なくとも一部を覆う多孔質保護層１１０ａを備えている。本実施形態では、多孔質保護層１１０ａは、センサ素子１１０の６つの表面のうち５面に形成されて、センサ素子室１２４内に露出した表面のほとんどを覆っている。具体的には、多孔質保護層１１０ａは、センサ素子１１０のうちガス導入口１１１が形成された先端面（下面）を全て覆っている。また、多孔質保護層１１０ａは、センサ素子１１０の先端面に接続される４つの表面（図４のセンサ素子１１０における上下左右の面）のうちセンサ素子１１０の先端面に近い側を覆っている。多孔質保護層１１０ａは、例えば、被測定ガス中の水分等が付着してセンサ素子１１０にクラックが生じるのを抑制する役割を果たす。また、多孔質保護層１１０ａは、被測定ガスに含まれるオイル成分等がセンサ素子１１０の表面の図示しない電極等に付着するのを抑制する役割を果たす。多孔質保護層１１０ａは、例えばアルミナ多孔質体、ジルコニア多孔質体、スピネル多孔質体、コージェライト多孔質体，チタニア多孔質体、マグネシア多孔質体などの多孔質体からなる。多孔質保護層１１０ａは、例えばプラズマ溶射，スクリーン印刷，ディッピングなどにより形成することができる。なお、多孔質保護層１１０ａは、ガス導入口１１１も覆っているが、多孔質保護層１１０ａが多孔質体であるため、被測定ガスは多孔質保護層１１０ａの内部を流通してガス導入口１１１に到達可能である。多孔質保護層１１０ａの厚さは例えば１００μｍ～７００μｍである。

保護カバー１２０は、センサ素子１１０の周囲を取り囲むように配置されている。この保護カバー１２０は、センサ素子１１０の先端を覆う有底筒状の内側保護カバー１３０と、内側保護カバー１３０を覆う有底筒状の外側保護カバー１４０とを有している。また、内側保護カバー１３０と外側保護カバー１４０とに囲まれた空間として第１ガス室１２２，第２ガス室１２６が形成され、内側保護カバー１３０に囲まれた空間としてセンサ素子室１２４が形成されている。なお、ガスセンサ１００，センサ素子１１０，内側保護カバー１３０，外側保護カバー１４０の中心軸は同軸になっている。保護カバー１２０は、金属（例えばＳＵＳ３１０Ｓなどのステンレス鋼）で形成されている。

内側保護カバー１３０は、第１部材１３１と、第２部材１３５と、を備えている。第１部材１３１は、円筒状の大径部１３２と、円筒状で大径部１３２よりも径の小さい第１円筒部１３４と、大径部１３２と第１円筒部１３４とを接続する段差部１３３と、を有している。第１円筒部１３４は、センサ素子１１０の周囲を囲んでいる。第２部材１３５は、第１円筒部１３４よりも径が大きい第２円筒部１３６と、第２円筒部１３６よりもセンサ素子１１０の先端方向（下方向）に位置する先端部１３８と、先端部１３８の上端に接続して配設され先端部１３８の外周面よりも外側に突出する段差部１３９と、第２円筒部１３６の下端と段差部１３９とを接続する接続部１３７と、を有している。先端部１３８は、側部１３８ｄと底部１３８ｅとを有している。先端部１３８には、センサ素子室１２４と第２ガス室１２６とに通じ、センサ素子室１２４からの被測定ガスの出口である１以上の素子室出口１３８ａが形成されている。素子室出口１３８ａは、側部１３８ｄに等間隔に形成された複数（本実施形態では４個）の円形の横孔１３８ｂを有している。素子室出口１３８ａは、先端部１３８の底部１３８ｅには配設されていない。素子室出口１３８ａの径は、例えば０．５ｍｍ～２．６ｍｍである。本実施形態では、複数の横孔１３８ｂの径はいずれも同じ値とした。素子室出口１３８ａは、ガス導入口１１１よりもセンサ素子１１０の先端方向（下方向）の位置に形成されている。換言すると、素子室出口１３８ａは、センサ素子１１０の後端（図３におけるセンサ素子１１０の図示しない上端）から見てガス導入口１１１よりも遠く（下方向）に位置している。

大径部１３２，第１円筒部１３４，第２円筒部１３６，先端部１３８は中心軸が同一である。大径部１３２は、ハウジング１０２に内周面が当接しており、これにより第１部材１３１がハウジング１０２に固定されている。第２部材１３５は、接続部１３７の外周面が外側保護カバー１４０の内周面と当接しており溶接などにより固定されている。なお、接続部１３７の先端側（下端側）の外径を外側保護カバー１４０の先端部１４６の内径よりわずかに大きく形成し、接続部１３７の先端部分を先端部１４６内に圧入することで、第２部材１３５を固定してもよい。

第２円筒部１３６の内周面には、第１円筒部１３４の外周面に向けて突出してこの外周面に接している複数の突出部１３６ａが形成されている。図４に示すように、突出部１３６ａは３個設けられ、第２円筒部１３６の内周面の周方向に沿って均等に配置されている。突出部１３６ａは、略半球形状に形成されている。このような突出部１３６ａが設けられていることで、突出部１３６ａによって第１円筒部１３４と第２円筒部１３６との位置関係が固定されやすくなっている。なお、突出部１３６ａは、第１円筒部１３４の外周面を径方向内側に向けて押圧していることが好ましい。こうすれば、突出部１３６ａによって第１円筒部１３４と第２円筒部１３６との位置関係をより確実に固定できる。なお、突出部１３６ａは、３個に限らず２個や４個以上としてもよい。なお、第１円筒部１３４と第２円筒部１３６との固定が安定化しやすいため、突出部１３６ａは３個以上とすることが好ましい。

この内側保護カバー１３０は、第１部材１３１と第２部材１３５との隙間でありセンサ素子室１２４への被測定ガスの入口である素子室入口１２７（図３，４，７参照）を形成している。素子室入口１２７は、より具体的には、第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面との間の円筒状の隙間（ガス流路）として形成されている。素子室入口１２７は、外側入口１４４ａの配置された空間である第１ガス室１２２側の開口部である外側開口部１２８と、ガス導入口１１１の配置された空間であるセンサ素子室１２４側の開口部である素子側開口部１２９と、を有している。外側開口部１２８は、素子側開口部１２９よりもセンサ素子１１０の後端側（上側）に形成されている。そのため、外側入口１４４ａからガス導入口１１１に達するまでの被測定ガスの経路中で、素子室入口１２７はセンサ素子１１０の後端側（上側）から先端側（下側）へ向かう流路となっている。また、素子室入口１２７は、センサ素子１１０の後端－先端方向に平行な流路（上下方向に平行な流路）となっている。

素子側開口部１２９は、センサ素子１１０の後端から先端へ向かう方向（下方向）に開口し且つセンサ素子１１０の後端－先端方向（上下方向）に平行に開口している。すなわち、素子側開口部１２９は、下方向と平行に開口している。そのため、センサ素子１１０は、素子側開口部１２９から素子室入口１２７を仮想的に延長した領域（図３，７における素子側開口部１２９の真下の領域）以外の位置に、配置されている。これにより、素子側開口部１２９から流出した被測定ガスがセンサ素子１１０の表面に直接当たることを抑制でき、センサ素子１１０の冷えを抑制できる。

第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面とは、素子側開口部１２９において円筒の径方向に距離Ａ４（図７参照）だけ離れており、外側開口部１２８において円筒の径方向に距離Ａ５だけ離れている。また、第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面とは、突出部１３６ａと第１円筒部１３４とが接触する部分（図４に示した断面）において距離Ａ７だけ離れている。距離Ａ４，距離Ａ５，距離Ａ７は、例えばそれぞれ０．３ｍｍ～２．４ｍｍである。距離Ａ４，距離Ａ５，距離Ａ７は、０．５１ｍｍ以上としてもよいし、１．１８ｍｍ以下としてもよい。距離Ａ４，距離Ａ５の値を調整することで、素子側開口部１２９の開口面積や外側開口部１２８の開口面積を調整することができる。本実施形態では、距離Ａ４，距離Ａ５，距離Ａ７は等しいものとし、素子側開口部１２９の開口面積と外側開口部１２８の開口面積とが等しいものとした。なお、本実施形態では、距離Ａ４（距離Ａ５，距離Ａ７）は、第１円筒部１３４の外径と第２円筒部１３６の内径との差の半分の値と同じである。また、素子側開口部１２９と外側開口部１２８との上下方向の距離、すなわち素子室入口１２７の上下方向の距離Ｌ（素子室入口１２７の経路長に相当）は、例えば０ｍｍ超過６．６ｍｍ以下である。距離Ｌは３ｍｍ以上としてもよいし、５ｍｍ以下としてもよい。また、第１円筒部１３４の下端と接続部１３７との最小距離を、距離Ａ６とする（図７参照）。距離Ａ６は距離Ａ４，Ａ５，Ａ７よりも大きい値としてもよいし、同じ値としてもよいし、小さい値としてもよい。

外側保護カバー１４０は、図３に示すように、円筒状の大径部１４２と、大径部１４２に接続しており大径部１４２よりも径の小さい円筒状の胴部１４３と、有底筒状で胴部１４３よりも内径の小さい先端部１４６とを有している。また、胴部１４３は、外側保護カバー１４０の中心軸方向（上下方向）に沿った側面をもつ側部１４３ａと、胴部１４３の底部であり側部１４３ａと先端部１４６とを接続する段差部１４３ｂと、を有している。なお、大径部１４２，胴部１４３，先端部１４６の中心軸はいずれも内側保護カバー１３０の中心軸と同一である。大径部１４２は、ハウジング１０２及び大径部１３２に内周面が当接しており、これにより外側保護カバー１４０がハウジング１０２に固定されている。胴部１４３は、第１円筒部１３４，第２円筒部１３６の外周を覆うように位置している。大径部１４２と胴部１４３とは、径が同じであってもよい。先端部１４６は、先端部１３８を覆うように位置していると共に、内周面が接続部１３７の外周面と当接している。先端部１４６は、外側保護カバー１４０の中心軸方向（上下方向）に沿った側面を有し外径が側部１４３ａの内径よりも小さい側部１４６ａと、外側保護カバー１４０の底部である底部１４６ｂと、側部１４６ａと底部１４６ｂとを接続し側部１４６ａから底部１４６ｂに向けて縮径するテーパー部１４６ｃと、を有している。先端部１４６は、胴部１４３よりも先端方向側（下側）に位置している。この外側保護カバー１４０は、胴部１４３に形成され被測定ガスの外部からの入口である１以上（本実施形態では複数であり、具体的には１２個）の外側入口１４４ａと、先端部１４６に形成され被測定ガスの外部への出口である１以上の外側出口１４７ａとを有している。

外側入口１４４ａは、外側保護カバー１４０の外側（外部）と第１ガス室１２２とに通じる孔である。外側入口１４４ａは、側部１４３ａに等間隔に形成された複数（本実施形態では６個）の横孔１４４ｂと、段差部１４３ｂに等間隔に形成された複数（本実施形態では６個）の縦孔１４４ｃとを有している（図３～６）。この外側入口１４４ａ（横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃ）は、円形（真円）に開けられた孔である。この１２個の外側入口１４４ａの径は、例えば０．５ｍｍ～２ｍｍである。外側入口１４４ａの径は、１．５ｍｍ以下としてもよい。なお、本実施形態では、複数の横孔１４４ｂの径はいずれも同じ値とし、複数の縦孔１４４ｃの径はいずれも同じ値とした。また、横孔１４４ｂの径は縦孔１４４ｃの径よりも大きい値とした。なお、外側入口１４４ａは、図４，５に示すように、外側保護カバー１４０の周方向に沿って横孔１４４ｂと縦孔１４４ｃとが交互に等間隔に位置するように形成されている。すなわち、図４，５における横孔１４４ｂの中心と外側保護カバー１４０の中心軸とを結んだ線と、その横孔１４４ｂに隣接する縦孔１４４ｃの中心と外側保護カバー１４０の中心軸とを結んだ線と、のなす角が３０°（３６０°／１２個）となっている。

外側出口１４７ａは、外側保護カバー１４０の外側（外部）と第２ガス室１２６とに通じる孔である。この外側出口１４７ａは、先端部１４６の底部１４６ｂの中心に形成された１つの縦孔１４７ｃを有している（図３，５，６参照）。なお、外側入口１４４ａとは異なり、外側出口１４７ａは、外側保護カバー１４０の側部（ここでは先端部１４６の側部１４６ａ）には配設されていない。この外側出口１４７ａ（ここでは縦孔１４７ｃ）は、円形（真円）に開けられた孔である。この外側出口１４７ａの径は、例えば０．５ｍｍ～２．５ｍｍである。外側出口１４７ａの径は、１．５ｍｍ以下としてもよい。なお、本実施形態では、縦孔１４７ｃの径は、横孔１４４ｂや縦孔１４４ｃの径よりも大きい値とした。

外側保護カバー１４０及び内側保護カバー１３０は、胴部１４３と内側保護カバー１３０との間の空間として第１ガス室１２２を形成している。より具体的には、第１ガス室１２２は、段差部１３３，第１円筒部１３４，第２円筒部１３６，側部１４３ａ、段差部１４３ｂにより囲まれた空間である。センサ素子室１２４は、内側保護カバー１３０により囲まれた空間である。外側保護カバー１４０及び内側保護カバー１３０は、先端部１４６と内側保護カバー１３０との間の空間として第２ガス室１２６を形成している。より具体的には、第２ガス室１２６は、先端部１３８と先端部１４６とに囲まれた空間である。なお、先端部１４６の内周面が接続部１３７の外周面と当接しているため、第１ガス室１２２と第２ガス室１２６とは直接には連通していない。

また、図７に示すように、第１ガス室１２２は、第１空間１２２ａと、第２空間１２２ｂと、を有している。第１空間１２２ａは、外側保護カバー１４０と内側保護カバー１３０の第２部材１３５との間の空間であり、外側入口１４４ａから上方向に向かう被測定ガスの流路として機能する。第１空間１２２ａは、より具体的には、側部１４３ａ，段差部１４３ｂ，第２円筒部１３６で囲まれた空間であり、第２部材１３５の上端（ここでは第２円筒部１３６の上端）よりも下方の空間である。第１空間１２２ａは、外側保護カバー１４０の内周面と第２円筒部１３６の外周面との間の円筒状の隙間である。第２空間１２２ｂは、第２部材１３５の上端（ここでは第２円筒部１３６の上端）よりも上方且つ外側保護カバー１４０と第１部材１３１（ここでは第１円筒部１３４）との間の空間である。第２空間１２２ｂは、第１空間１２２ａから素子室入口１２７までの被測定ガスの流路として機能する。第２空間１２２ｂは、外側保護カバー１４０の内周面と第１円筒部１３４の外周面との間の円筒状の隙間である。

第１空間１２２ａから第２空間１２２ｂへの被測定ガスの流入口を第２空間入口１２２ｃと称する。第２空間入口１２２ｃは、外側保護カバー１４０の内周面と第２円筒部１３６の外周面の上端との間のリング状の隙間である。外側入口１４４ａは、いずれも、第２空間入口１２２ｃよりも下方に位置している。言い換えると、外側入口１４４ａは、いずれも、第２部材１３５の上端（ここでは第２円筒部１３６の上端）よりも下方に位置している。第２空間入口１２２ｃの径方向の幅、すなわち、外側保護カバー１４０の内周面の半径と第２円筒部１３６の外周面の上端の半径との差を、距離Ａ１と称する（図７参照）。また、第２空間入口１２２ｃの断面積（開口面積）を、断面積Ａｓと称する。断面積Ａｓは、上下方向に垂直な面の面積とする。本実施形態では、断面積Ａｓ＝（側部１４３ａの内径を直径とする円の面積）－（第２円筒部１３６の外径を直径とする円の面積）である。距離Ａ１は、例えば１．１８ｍｍ以上としてもよいし、１．８５ｍｍ以下としてもよい。距離Ａ１は、距離Ａ４，Ａ５，Ａ７以上の値としてもよい。比Ａ／Ａ４は、１．０以上３．６３以下としてもよい。比Ａ／Ａ５及び比Ａ／Ａ７についても同様に、１．０以上３．６３以下としてもよい。断面積Ａｓは、例えば４７．３ｍｍ²以上としてもよいし、６８．１ｍｍ²以下としてもよい。

上述した外側開口部１２８は、第２空間１２２ｂから素子室入口１２７への出口（第２空間出口）でもある。また、素子室入口１２７の断面積（流路断面積）を、断面積Ｂｓと称する。断面積Ｂｓは、素子室入口１２７を通過する被測定ガスの向き（ここでは下方向）に垂直な方向の面積とする。また、素子室入口１２７内の被測定ガスの流路断面積が一定ではない場合には、その最小値を断面積Ｂｓとする。例えば、本実施形態では、距離Ａ４，Ａ５が等しいため外側開口部１２８と素子側開口部１２９とは開口面積（＝流路断面積）が等しいが、これらの開口面積よりも、素子室入口１２７のうち突出部１３６ａが存在する部分における流路断面積の方が断面積が小さくなっている。そのため、本実施形態では、素子室入口１２７のうち突出部１３６ａが最も突出している断面、すなわち図４に示す断面における素子室入口１２７の断面積を、断面積Ｂｓとする。そのため、本実施形態では、断面積Ｂｓ＝（第２円筒部１３６の内径を直径とする円の面積）－（第１円筒部１３４の外径を直径とする円の面積）－（図４の断面における突出部１３６ａによる素子室入口１２７の断面積の減少分の絶対値）×（突出部１３６ａの個数）である。断面積Ｂｓは、例えば１４．５ｍｍ²以上としてもよいし、３３．４ｍｍ²以下としてもよい。

第２空間１２２ｂのうち、被測定ガスが第２部材１３５の直上（ここでは第２円筒部１３６の直上）を第２部材１３５の外側から内側へ向かって通過（図７では左から右へ通過）する際の断面を、流路断面１２２ｄと称する。また、流路断面１２２ｄの上下方向の長さを高さＣと称し、流路断面１２２ｄの断面積を断面積Ｃｓと称する。断面積Ｃｓは、直径が第２円筒部１３６の内径と同じである高さＣの円柱の外周面の面積と同じである。すなわち断面積Ｃｓ＝（第２円筒部１３６の内径）×π×（高さＣ）である。流路断面１２２ｄは、第２空間１２２ｂのうち内側保護カバー１３０の中心へ向かう径方向に垂直な面且つ第２円筒部１３６の直上の面の断面であり、第２部材１３５の直上のうち断面積が最も小さくなるような位置の断面として定める。例えば、本実施形態では、第２円筒部１３６の外周面の直上よりも第２円筒部１３６の内周面の直上の方が径方向に垂直な第２空間１２２ｂの断面積は小さくなる。そのため、第２空間１２２ｂのうち内側保護カバー１３０の径方向に垂直且つ第２円筒部１３６の内周面の直上の断面を、流路断面１２２ｄとして定める。高さＣは、例えば０．４７ｍｍ以上としてもよいし、０．７５ｍｍ以上としてもよい。高さＣは、２．３５ｍｍ以下としてもよいし、１．８７ｍｍ以下としてもよい。

第２空間１２２ｂのうち、内側保護カバー１３０の周方向に垂直な断面積を、断面積Ｄｓと称する。断面積Ｄｓは、図７の断面で図示されている第２空間１２２ｂの面積（略四角形状の面積）である。本実施形態では、断面積Ｄｓ＝｛（側部１４３ａの内径）－（第１円筒部１３４の外径）｝÷２×（高さＣ）である。言い換えると、断面積Ｄｓ＝｛Ａ１＋Ａ５＋（第２円筒部１３６の厚さ）｝×（高さＣ）である。

第２空間１２２ｂの体積Ｖは、例えば４３ｍｍ³以上としてもよいし、７０ｍｍ³以上としてもよい。第２空間１２２ｂの体積Ｖは、例えば２２３ｍｍ³以下としてもよいし、１７４ｍｍ³以下としてもよい。本実施形態では、体積Ｖ＝｛（側部１４３ａの内径を直径とする円の面積）－（第１円筒部１３４の外径を直径とする円の面積）｝×（高さＣ）である。

ここで、ガスセンサ１００が特定ガス濃度を検出する際の保護カバー１２０内の被測定ガスの流れについて説明する。配管２０内を流れる被測定ガスは、まず、複数の外側入口１４４ａ（横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃ）の少なくともいずれかを通って第１ガス室１２２内に流入する。次に、被測定ガスは、第１ガス室１２２から外側開口部１２８を経て素子室入口１２７に流入し、素子室入口１２７を経て素子側開口部１２９から流出して、センサ素子室１２４に流入する。素子側開口部１２９からセンサ素子室１２４内に流入した被測定ガスは、少なくとも一部がセンサ素子１１０のガス導入口１１１に到達する。被測定ガスがガス導入口１１１に到達してセンサ素子１１０の内部に流入すると、この被測定ガス中の特定ガス濃度に応じた電気信号（電圧又は電流）をセンサ素子１１０が発生させ、この電気信号に基づいて特定ガス濃度が検出される。また、センサ素子室１２４内の被測定ガスは、素子室出口１３８ａ（横孔１３８ｂ）の少なくともいずれかを通って第２ガス室１２６に流入し、そこから外側出口１４７ａを通って外部に流出する。なお、センサ素子１１０は、所定の温度を保つように内部のヒーターの出力が例えば図示しないコントローラによって制御される。

上述した被測定ガスの流れのうち、第１ガス室１２２内及び素子室入口１２７内の流れについて詳細に説明する。外側入口１４４ａから外側保護カバー１４０の内部に流入した被測定ガスは、まず第１ガス室１２２のうち第１空間１２２ａに流入し、第１空間１２２ａ内を上方向に流れる。続いて、被測定ガスは第２空間入口１２２ｃから第２空間１２２ｂ内に到達し、第２空間１２２ｂ内を第２部材１３５の外側から内側へ向かって流れて、すなわち第２空間１２２ｂ内を保護カバー１２０の中心軸に向かって径方向に流れて、素子室入口１２７の外側開口部１２８に到達する。そして、被測定ガスは外側開口部１２８から素子室入口１２７内を下方向に向かって流れて、素子側開口部１２９からセンサ素子室１２４内に到達する。

ここで、一般に、被測定ガスの流速が低流速（例えば２ｍ／ｓ未満）の場合には、外側入口１４４ａから流入する被測定ガスの流量が小さいため、素子室入口１２７を通ってセンサ素子室１２４内に流入する被測定ガスの流量も小さくなり、特定ガス濃度検出の応答性が低下しやすくなる。これに対し、本実施形態のガスセンサ１００では、上述した断面積Ｃｓが１４．０ｍｍ²以上であることで、被測定ガスが第２空間１２２ｂ内で第２部材１３５の外側から内側へ向かって移動しやすくなる。すなわち、第１空間１２２ａ内の被測定ガスが第２空間１２２ｂを通過して素子室入口１２７に向かいやすくなる。これにより、素子室入口１２７に到達する被測定ガスの流量を大きくすることができ、被測定ガスが低流速である場合の特定ガス濃度検出の応答性の低下を抑制できる。

また、本実施形態のガスセンサ１００では、断面積Ｄｓが６．４ｍｍ²以下であることで、被測定ガスが第２空間１２２ｂ内を内側保護カバー１３０の周方向に沿って流れてしまうことによる応答性の低下を抑制できる。ここで、一般に、被測定ガスが第２空間１２２ｂ内を内側保護カバー１３０の周方向に沿って流れると、被測定ガスが第２空間１２２ｂを通過して素子室入口１２７に到達するまでの時間が長くなって応答性が低下する場合がある。また、一般に、外側入口１４４ａが複数存在する場合において、複数の外側入口１４４ａのうち外側保護カバー１４０の周囲を流れる被測定ガスの下流側に近い位置にある外側入口１４４ａから被測定ガスが外部に流出してしまう現象が生じる場合がある。例えば図３では被測定ガスは外側保護カバー１４０の周囲を左から右に流れるため、図３でセンサ素子１１０よりも右側に図示されている横孔１４４ｂや縦孔１４４ｃなどが、下流側に近い位置にある外側入口１４４ａに相当する。そして、第２空間１２２ｂ内を内側保護カバー１３０の周方向に沿って流れる被測定ガスの流量が多いほど、このような下流側に近い位置の外側入口１４４ａから外部に流出する被測定ガスの流量が多くなりやすい。そして、被測定ガスが外側入口１４４ａから外部に流出すると、その分だけ素子室入口１２７に到達する被測定ガスが減少するため、特定ガス濃度検出の応答性が低下する。このように、一般に、第２空間１２２ｂ内を内側保護カバー１３０の周方向に沿って流れる被測定ガスの流量が多いほど、特定ガス濃度検出の応答性が低下しやすい。これに対し、本実施形態のガスセンサ１００では、断面積Ｄｓが６．４ｍｍ²以下であることで、被測定ガスが第２空間１２２ｂ内を内側保護カバー１３０の周方向に沿って流れにくくなる。したがって、上記のような被測定ガスが第２空間１２２ｂ内を内側保護カバー１３０の周方向に沿って流れてしまうことに起因する応答性の低下を抑制できる。以上により、本実施形態のガスセンサ１００は、被測定ガスの低流速時の応答性の低下を低減できる。断面積Ｄｓは上記の通り値が小さい方が好ましいが、断面積Ｄｓは０．５ｍｍ²以上としてもよい。

以上詳述した本実施形態のガスセンサ１００によれば、断面積Ｃｓが１４．０ｍｍ²以上且つ断面積Ｄｓが６．４ｍｍ²以下であることで、被測定ガスの低流速時の応答性の低下を低減できる。

また、断面積Ｃｓは２０．０ｍｍ²以上が好ましく、２０．９ｍｍ²以上がより好ましく、２２．９ｍｍ²以上がさらに好ましく、３０ｍｍ²以上が一層好ましく、４０ｍｍ²以上がより一層好ましい。断面積Ｃｓが大きいほど、被測定ガスが第２空間１２２ｂ内で第２部材１３５の外側から内側へ向かって移動しやすくなるため、被測定ガスの低流速時の応答性の低下を抑制する効果が高まる。さらに、前記断面積Ｄｓは６．０ｍｍ²以下が好ましく、５．９ｍｍ²以下がより好ましく、５．０ｍｍ²以下がさらに好ましく、４．０ｍｍ²以下が一層好ましい。断面積Ｄｓが小さいほど、被測定ガスが第２空間１２２ｂ内を内側保護カバー１３０の周方向に沿って流れることを抑制できるため、被測定ガスの低流速時の応答性の低下を抑制する効果が高まる。また、断面積Ｃｓは、例えば７３．１ｍｍ²以下としてもよいし、７０．０ｍｍ²以下としてもよいし、６０．０ｍｍ²以下としてもよいし、５７．０ｍｍ²以下としてもよい。また、断面積Ｄｓは、例えば１．２ｍｍ²以上としてもよいし、１．５ｍｍ²以上としてもよいし、２．０ｍｍ²以上としてもよい。

さらに、断面積Ａｓと断面積Ｂｓとの断面積比Ａｓ／Ｂｓは、１．０以上であることが好ましく、１．４１以上４．７０以下であることがより好ましい。ここで、断面積Ａｓが小さすぎると、第１空間１２２ａ内の被測定ガスが第２空間１２２ｂ内に流入しにくくなり、結果として被測定ガスが素子室入口１２７内に流入しにくくなる。また、断面積Ｂｓが小さすぎると、第２空間１２２ｂ内の被測定ガスが素子室入口１２７内に流入しにくくなる。これに対し、断面積比Ａｓ／Ｂｓが１．４１以上４．７０以下であれば、断面積Ａｓ，Ｂｓの大きさのバランスがよいことで、第１空間１２２ａ内の被測定ガスが第２空間１２２ｂを通過して素子室入口１２７に流入しやすくなるため、被測定ガスの低流速時の応答性の低下をより抑制できる。

さらにまた、ガスセンサ１００において、第１部材１３１及び第２部材１３５は、素子側開口部１２９が下方向に向けて開口するように素子室入口１２７を形成している。そのため、素子側開口部１２９から流出した被測定ガスがセンサ素子１１０の表面（ガス導入口１１１以外の表面）に垂直に当たることを抑制したり、センサ素子１１０の表面上を長い距離通過してからガス導入口１１１に到達することを抑制したりできる。これにより、センサ素子１１０の冷えを抑制できる。しかも、素子側開口部１２９の開口の向きを調整することでセンサ素子１１０の冷えを抑制しており、内側保護カバー１３０内の被測定ガスの流量や流速を減らしているわけではないため、特定ガス濃度検出の応答性の低下も低減できる。これらにより、センサ素子１１０の応答性の低下を抑制しつつ、保温性の低下も抑制できる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施しうることは言うまでもない。

例えば、保護カバー１２０の形状は上述した実施形態に限られない。保護カバー１２０の形状や素子室入口１２７，素子室出口１３８ａ，外側入口１４４ａ，外側出口１４７ａの形状，個数，配置などは、適宜変更してもよい。例えば、外側保護カバー１４０の先端部１４６は、有底筒状で、側部１４６ａと底部１４６ｂとテーパー部１４６ｃとを有するものとしたが、テーパー部１４６ｃを省略した円筒形状としてもよい。また、内側保護カバー１３０の先端部１３８は、側部１３８ｄの外径が一定で側部１３８ｄと底部１３８ｅとが同径となるような形状としたが、例えば円錐台を逆さにした形状など、側部１３８ｄの外径が底部１３８ｅに近づくほど小さくなるような形状としてもよい。図８は、外側保護カバー１４０の先端部１４６をテーパー部１４６ｃを省略した円筒形状とし、内側保護カバー１３０の先端部１３８を円錐台を逆さにした形状としたガスセンサ２００の縦断面図（ガスセンサ１００のＢ－Ｂ断面図に相当）である。図８には第２空間１２２ｂ周辺の拡大図も併せて示した。図９は図８の外側保護カバー２４０のＦ－Ｆ断面図であり、図１０は図８のＧ視図である。図８～１０では、ガスセンサ１００と同じ構成要素については同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。図８に示すように、ガスセンサ２００の保護カバー２２０は、内側保護カバー１３０に代えて内側保護カバー２３０を備え、外側保護カバー１４０に代えて外側保護カバー２４０を備えている。内側保護カバー２３０の第２部材２３５は、先端部１３８及び段差部１３９に代えて円錐台を逆さにした形状の先端部２３８を有している。また、先端部２３８には、センサ素子室１２４と第２ガス室１２６とに通じ、センサ素子室１２４からの被測定ガスの出口である素子室出口２３８ａが形成されている。素子室出口２３８ａは、先端部２３８の底面の中心に形成された円形の縦穴を１つ有している。外側保護カバー２４０は、先端部１４６に代えて、有底筒状（円筒形状）で胴部１４３よりも内径の小さい先端部２４６を有している。先端部２４６は、外側保護カバー２４０の中心軸方向（図８の上下方向）に沿った側面を有し外径が側部１４３ａの内径よりも小さい側部２４６ａと、外側保護カバー２４０の底部である底部２４６ｂと、を有している。また、先端部２４６には、被測定ガスの外部への出口である外側出口２４７ａが形成されている。外側出口２４７ａは、先端部２４６の底部２４６ｂに外側保護カバー２４０の周方向に沿って等間隔に形成された複数（ここでは６個）の縦孔２４７ｃを有している（図８，９，１０参照）。こうしたガスセンサ２００でも、断面積Ｃｓが１４．０ｍｍ²以上且つ断面積Ｄｓが６．４ｍｍ²以下であることで、上述した実施形態と同様の効果が得られる。

上述した実施形態では、素子室入口１２７は第１部材１３１の第１円筒部１３４と第２部材１３５の第２円筒部１３６との間の円筒状の隙間としたが、これに限らず、素子室入口は第１部材１３１と第２部材１３５との間の隙間であればどのような形状であってもよい。例えば素子室入口が図３の上下方向から傾斜した隙間であってもよい（後述する図１２も参照）。また、素子室入口１２７の数は１つに限らず複数でもよい（後述する図１１も参照）。素子室出口１３８ａ，外側入口１４４ａ，外側出口１４７ａについても、孔に限らず保護カバー１２０を構成する複数の部材の隙間であってもよいし、各々の数は１以上であればよい。また、外側入口１４４ａは横孔１４４ｂと縦孔１４４ｃとを有するものとしたが、いずれか一方のみを有するものとしてもよい。また、横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃに加えて又は代えて、側部１４３ａと段差部１４３ｂとの境界の角部に角孔を形成してもよい。素子室出口１３８ａ，外側出口１４７ａについても、同様に横孔，縦孔，角孔のいずれか１以上を有するものとしてもよい。また、外側出口１４７ａは、テーパー部１４６ｃに設けられた貫通孔を有するものとしてもよい。

上述した実施形態では、突出部１３６ａは第２円筒部１３６の内周面に形成されているが、これに限られない。第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面との少なくとも一方の面に、他方の面に向けて突出してその面に接する複数の突出部が形成されていればよい。また、上述した実施形態では、図３，４に示すように、第２円筒部１３６のうち突出部１３６ａが形成されている部分の外周面は内側に窪んでいるが、これに限らず外周面が窪んでいなくてもよい。また、突出部１３６ａは半球形状に限らずどのような形状であってもよい。なお、第１円筒部１３４の外周面及び第２円筒部１３６の内周面に突出部１３６ａが形成されていなくてもよい。

上述した実施形態では、素子室入口１２７は第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面との間の筒状の隙間としたが、これに限られない。例えば、第１円筒部の外周面と第２円筒部の内周面との少なくとも一方に凹部（溝）が形成されており、素子室入口は、凹部により形成された第１円筒部と第２円筒部との隙間としてもよい。図１１は、変形例の素子室入口３２７を示す断面図である。図１１に示すように、第１円筒部３３４の外周面と第２円筒部３３６の内周面とは接しており、第１円筒部３３４の外周面には複数（図１１では４個）の凹部３３４ａが等間隔に形成されている。この凹部３３４ａと第２円筒部３３６の内周面との間の隙間が、素子室入口３２７となっている。この素子室入口３２７のように素子室入口が複数（図１１では４箇所）存在する場合は、各々の素子室入口の断面積の合計すなわち合計断面積を、断面積Ｂｓとする。

上述した実施形態では、素子室入口１２７は、センサ素子１１０の後端－先端方向に平行な流路（図３における上下方向に平行な流路）としたが、これに限られない。例えば、素子室入口は、下方に向かうにつれてセンサ素子１１０に近づくように上下方向から傾斜した流路としてもよい。図１２は、この場合の変形例のガスセンサ４００の縦断面図である。図１２には第２空間１２２ｂ周辺の拡大図も併せて示した。図１２では、ガスセンサ１００，２００と同じ構成要素については同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。図１２に示すように、ガスセンサ４００の保護カバー４２０は、内側保護カバー２３０に代えて内側保護カバー４３０を備えている。内側保護カバー４３０は、第１部材４３１と、第２部材４３５と、を備えている。第１部材４３１は、第１部材１３１と比べて、第１円筒部１３４を備えない代わりに、円筒状の胴部４３４ａと、下方に向かうにつれて縮径する円筒状の第１円筒部４３４ｂと、を備えている。第１円筒部４３４ｂは、上端部で胴部４３４ａと接続されている。第２部材４３５は、第２部材２３５と比べて、第２円筒部１３６及び接続部１３７を備えない代わりに、下方に向かうにつれて縮径する円筒状の第２円筒部４３６を備えている。第２円筒部４３６は、先端部２３８と接続されている。第１円筒部４３４ｂの外周面と第２円筒部４３６の内周面とは接しておらず、両者により形成される隙間が素子室入口４２７となっている。素子室入口４２７は、第１ガス室１２２側の開口部である外側開口部４２８と、センサ素子室１２４側の開口部である素子側開口部４２９と、を有している。この素子室入口４２７は、第１円筒部４３４ｂ及び第２円筒部４３６の形状によって、下方に向かうにつれてセンサ素子１１０に近づくように（内側保護カバー４３０の中心軸に近づくように）上下方向から傾斜した流路となっている。同様に、素子側開口部４２９は、下方に向かうにつれてセンサ素子１１０に近づくように上下方向から傾斜して開口している（図１２の拡大図参照）。このように素子室入口４２７が上下方向に対して傾斜した流路である場合や素子側開口部４２９が上下方向に対して傾斜して開口している場合、素子側開口部４２９からセンサ素子室１２４に流出する被測定ガスの流れる向きは上下方向から傾斜した向きになる。これにより、上述した実施形態の素子室入口１２７や素子側開口部１２９と同様の効果が得られる。すなわち、被測定ガスがセンサ素子１１０の表面（ガス導入口１１１以外の表面）に垂直に当たることを抑制したり、センサ素子１１０の表面上を長い距離通過してからガス導入口１１１に到達することを抑制したりできる。これにより、センサ素子１１０の冷えを抑制できる。また、図１２では、素子室入口４２７の幅は、センサ素子１１０の下方に向かうにつれて狭くなっている。そのため、素子側開口部４２９の開口面積は外側開口部４２８の開口面積よりも小さい。換言すると、素子室入口４２７は、図７を用いて説明した距離Ａ５よりも距離Ａ４の方が小さくなっている。これにより、被測定ガスが外側開口部４２８から流入して素子側開口部４２９から流出することで流入時と比べて流出時の被測定ガスの流速が高まる。そのため、特定ガス濃度検出の応答性を向上させることができる。このガスセンサ４００では、外側保護カバー２４０と第２部材４３５の第２円筒部４３６との間の空間が第１空間１２２ａとなっている。また、第２円筒部４３６の上端よりも上方且つ外側保護カバー２４０と第１部材４３１の胴部４３４ａとの間の空間が第２空間１２２ｂとなっている。なお、図１２では、素子室入口４２７が上下方向から傾斜した流路となっており、素子側開口部４２９が上下方向から傾斜して開口し、且つ素子側開口部４２９の開口面積が外側開口部４２８の開口面積よりも小さくなるようにしているが、これらの３つの特徴のうち１以上を省略してもよいし、ガスセンサがこれらの３つの特徴のうち１以上の特徴を有するようにしてもよい。こうしたガスセンサ４００でも、断面積Ｃｓが１４．０ｍｍ²以上且つ断面積Ｄｓが６．４ｍｍ²以下であることで、上述した実施形態と同様の効果が得られる。なお、図１２のガスセンサ４００では、ガスセンサ２００のように、外側保護カバー２４０の先端部２４６をテーパー部を省略した円筒形状とし、内側保護カバー４３０の先端部２３８を円錐台を逆さにした形状としたが、これに代えて、ガスセンサ４００がガスセンサ１００のような先端部１３８，段差部１３９，及び先端部１４６を有するものとしてもよい。

上述した実施形態では、素子側開口部１２９は下方向に向けて開口していたが、これに限らず、例えば下方向と垂直な方向に向けてセンサ素子室１２４に開口していてもよい。

上述した実施形態では、第２空間１２２ｂの上端を規定する面は第１部材１３１の段差部１３３の下面であったが、これに限られない。例えば、ハウジング１０２の下面が第２空間１２２ｂの上端を規定する面であってもよい。

上述した実施形態では、内側保護カバー１３０は、第１部材１３１と第２部材１３５との２つの部材を備えていたが、第１部材１３１と第２部材１３５とは一体化された部材であってもよい。

上述した実施形態では、ガス導入口１１１は、センサ素子１１０の先端面（図３におけるセンサ素子１１０の下面）に開口しているものとしたが、これに限られない。例えば、センサ素子１１０の側面（図４におけるセンサ素子１１０の上下左右の面）に開口していてもよい。

上述した実施形態では、センサ素子１１０は多孔質保護層１１０ａを備えているが、多孔質保護層１１０ａを備えていなくてもよい。

上述した実施形態では、保護カバー１２０をガスセンサ１００の一部として説明したが、保護カバー１２０は単独で流通してもよい。

上述した実施形態では説明しなかったが、ガスセンサ１００は、以下の第１条件及び第２条件を共に満たすことが好ましい。第１条件は、外側入口１４４ａ，素子室出口１３８ａ，外側出口１４７ａのいずれもが、直径１．５ｍｍの球が通過できる孔を少なくとも１つ有していることである。第２条件は、外側入口１４４ａからガス導入口１１１まで直径０．８ｍｍの球が到達できるように、保護カバー１２０内の被測定ガスの流路の幅が調整されていることである。第２条件は、言い換えると、外側入口１４４ａからガス導入口１１１までの間における被測定ガスが必ず通過する必要のある流路のうちの流路幅の最小値（最小流路幅と称する）が、０．８ｍｍ以上であることである。例えば、上述した実施形態のガスセンサ１００において、図７に示した距離Ａ６が図４，７に示した距離Ａ４，距離Ａ５及び距離Ａ７のいずれよりも小さい場合には、最小流路幅は距離Ａ６の値となる。この場合、距離Ａ６が０．８ｍｍ以上であれば第２条件を満たす。配管２０内を流れる被測定ガスには煤が含まれている場合があるが、この第１条件及び第２条件を共に満たすことで、ガスセンサ１００の耐煤性が向上する。例えば、距離Ａ６が０．８ｍｍ未満である場合には、第１円筒部１３４の下端と接続部１３７との間の隙間で煤が目詰まりを起こす場合がある。これに対し、距離Ａ６が０．８ｍｍ以上であれば、そのような煤の目詰まりを抑制できる。第１条件及び第２条件を共に満たすことで耐煤性が向上する効果は、上述した断面積Ｃｓが１４．０ｍｍ²以上であるか否かや断面積Ｄｓが０．５ｍｍ²以上６．４ｍｍ²以下であるか否かに関わらず得られる。また、ガスセンサ１００に限らず、上述した種々の変形例などの他の形状の保護カバーを備えたガスセンサであっても、第１条件及び第２条件を共に満たすことで耐煤性が向上する効果が得られる。例えば、ガスセンサ１００において図７に示した距離Ａ６よりも距離Ａ４，距離Ａ５及び距離Ａ７のうちの最小値が小さい場合には、最小流路幅はその最小値となる。この場合、その最小値が０．８ｍｍ以上であれば（言い換えると距離Ａ４，距離Ａ５及び距離Ａ７がいずれも０．８ｍｍ以上であれば）、第２条件を満たす。この場合、さらに第１条件も満たしていれば、耐煤性が向上する効果が得られる。また、外側入口１４４ａが複数の孔を有する場合、第１条件を満たすためにはこの複数の孔のうち直径１．５ｍｍの球が通過できる孔が１以上存在すればよいが、直径１．５ｍｍの球が通過できる孔がこの複数の孔のうちの６０％以上の数を占めているか、又は直径１．５ｍｍの球が通過できる孔の開口面積の合計がこの複数の孔の開口面積の合計の６０％以上を占めていることが好ましい。素子室出口１３８ａ及び外側出口１４７ａについても同様である。また、第１条件及び第２条件に加えて、以下の第３条件も満たすことが好ましい。第３条件は、ガス導入口１１１から外側出口１４７ａまで直径０．８ｍｍの球が到達できるように、保護カバー１２０内の被測定ガスの流路の幅が調整されていることである。

以下には、ガスセンサを具体的に作製した例を実施例として説明する。実験例２～４，６～８，１０～１２，１４～１６，１８，１９が本発明の実施例に相当し、実験例１，５，９，１３，１７が比較例に相当する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実験例１］
図８～１０に示したガスセンサ２００を実験例１とした。具体的には、内側保護カバー２３０の第１部材１３１は、板厚が０．３ｍｍ、軸方向長さが１０．２ｍｍ、大径部１３２の軸方向長さが１．８ｍｍ、大径部１３２の外径が１４．４ｍｍ、第１円筒部１３４の軸方向長さが８．４ｍｍ、第１円筒部１３４の外径が８．４８ｍｍ、第１円筒部１３４の外径の半径Ｂｒ２が４．２４ｍｍとした。第２部材２３５は、板厚が０．３ｍｍ、軸方向長さが１１．５ｍｍ、第２円筒部１３６の軸方向長さが４．９４１ｍｍ、第２円筒部１３６の内径が９．７ｍｍ、第２円筒部１３６の外径の半径Ａｒ２が５．１５ｍｍ、第２円筒部１３６の内径の半径Ｂｒ１が４．８５ｍｍ、先端部２３８の軸方向長さが４．９ｍｍ、先端部２３８の底面の径が３．０ｍｍとした。素子室出口２３８ａの径は１．５ｍｍとした。外側保護カバー２４０は、板厚が０．４ｍｍ、軸方向長さが２４．３５ｍｍ、大径部１４２の軸方向長さが５．７５ｍｍ、大径部１４２の外径が１５．２ｍｍ、胴部１４３の軸方向長さが９．０ｍｍ（胴部１４３の上端から段差部１４３ｂの上面までの軸方向長さが８．７ｍｍ）、胴部１４３の外径が１４．６ｍｍ、胴部１４３の内径の半径Ａｒ１が６．９ｍｍ、先端部２４６の軸方向長さが９．６ｍｍ、先端部２４６の外径が８．７ｍｍとした。外側入口１４４ａは、径１．５ｍｍの横孔１４４ｂを６個、径１ｍｍの縦孔１４４ｃを６個、それぞれ交互に等間隔（隣接する孔のなす角が３０°）に形成した。外側出口２４７ａは横孔を備えず、縦孔２４７ｃを６個備えるものとし、縦孔２４７ｃの径は１ｍｍとした。保護カバー２２０の材質は、ＳＵＳ３１０Ｓとした。また、ガスセンサ２００のセンサ素子１１０は、幅（図４における左右長さ）が４ｍｍ、厚さ（図４における上下長さ）が１．５ｍｍとした。多孔質保護層１１０ａはアルミナ多孔質体とし、厚さは４００μｍとした。第２空間１２２ｂの高さＣは３．７５９ｍｍとし、断面積Ａｓは６６．２ｍｍ²とし、断面積Ｂｓは１５．９ｍｍ²とし、断面積Ｃｓは１１４．５ｍｍ²とし、断面積Ｄｓは１０．０ｍｍ²とした。断面積比Ａｓ／Ｂｓは４．２とし、第２空間１２２ｂの体積Ｖは３４９．９４ｍｍ³とした。

［実験例２］
第２円筒部１３６の軸方向長さを長くする（６．５ｍｍ）ことで高さＣを２．２ｍｍにした点以外は、実験例１と同じガスセンサ２００を実験例２とした。実験例２では、断面積Ａｓは６６．２ｍｍ²とし、断面積Ｂｓは１５．９ｍｍ²とし、断面積Ｃｓは６７．０ｍｍ²とし、断面積Ｄｓは５．９ｍｍ²とし、断面積比Ａｓ／Ｂｓは４．２とし、体積Ｖは２０４．８０ｍｍ³とした。

［実験例３］
図３～７に示したガスセンサ１００を実験例３とした。具体的には、内側保護カバー１３０の第１部材１３１は、板厚が０．３ｍｍ、軸方向長さが１０．２ｍｍ、大径部１３２の軸方向長さが１．８ｍｍ、大径部１３２の外径が１４．４ｍｍ、第１円筒部１３４の軸方向長さが８．４ｍｍ、第１円筒部１３４の外径が８．４８ｍｍ、第１円筒部１３４の外径の半径Ｂｒ２が４．２４ｍｍとした。第２部材１３５は、板厚が０．３ｍｍ、軸方向長さが１５．１ｍｍ、第２円筒部１３６の軸方向長さが７．３２６ｍｍ、第２円筒部１３６の内径が９．７ｍｍ、第２円筒部１３６の外径の半径Ａｒ２が５．１５ｍｍ、第２円筒部１３６の内径の半径Ｂｒ１が４．８５ｍｍ、先端部１３８の軸方向長さが４．９ｍｍ、先端部１３８の側部１３８ｄの外径が５．６ｍｍとした。素子室出口１３８ａは、径１．５ｍｍの横孔１３８ｂを４個、等間隔に形成した。外側保護カバー１４０は、板厚が０．４ｍｍ、軸方向長さが２４．３５ｍｍ、大径部１４２の軸方向長さが５．７５ｍｍ、大径部１４２の外径が１５．２ｍｍ、胴部１４３の軸方向長さが９．０ｍｍ（胴部１４３の上端から段差部１４３ｂの上面までの軸方向長さが８．７ｍｍ）、胴部１４３の外径が１４．６ｍｍ、胴部１４３の内径の半径Ａｒ１が６．９ｍｍ、先端部１４６の軸方向長さが９．６ｍｍ、先端部１４６の側部１４６ａの軸方向長さが６．９ｍｍ、先端部１４６の外径が８．７ｍｍ、先端部１４６の底部１４６ｂの径が２．６ｍｍとした。外側入口１４４ａは、径１．５ｍｍの横孔１４４ｂを６個、径１．０ｍｍの縦孔１４４ｃを６個、それぞれ交互に等間隔に形成した。外側出口１４７ａ（縦孔１４７ｃ）の径は、２．０ｍｍとした。保護カバー１２０の材質は、ＳＵＳ３１０Ｓとした。また、ガスセンサ１００のセンサ素子１１０は、幅（図４における左右長さ）が４ｍｍ、厚さ（図４における上下長さ）が１．５ｍｍとした。多孔質保護層１１０ａはアルミナ多孔質体とし、厚さは４００μｍとした。実験例３では、高さＣは１．３７４ｍｍとし、断面積Ａｓは６６．２ｍｍ²とし、断面積Ｂｓは１５．９ｍｍ²とし、断面積Ｃｓは４１．９ｍｍ²とし、断面積Ｄｓは３．７ｍｍ²とし、断面積比Ａｓ／Ｂｓは４．２とし、体積Ｖは１２７．９１ｍｍ³とした。

［実験例４］
第２円筒部１３６の軸方向長さを長くする（８．０１５ｍｍ）ことで高さＣを０．６８５ｍｍにした点以外は、実験例３と同じガスセンサ１００を実験例４とした。実験例４では、断面積Ａｓは６６．２ｍｍ²とし、断面積Ｂｓは１５．９ｍｍ²とし、断面積Ｃｓは２０．９ｍｍ²とし、断面積Ｄｓは１．８ｍｍ²とし、断面積比Ａｓ／Ｂｓは４．２とし、体積Ｖは６３．７７ｍｍ³とした。

［実験例５～８］
第２円筒部１３６の径を変更して半径Ａｒ２を５．３ｍｍとし半径Ｂｒ１を５．０ｍｍとした点以外は、実験例１～４の各々と同じガスセンサを、実験例５～８とした。

［実験例９～１２］
第２円筒部１３６の径を変更して半径Ａｒ２を５．４５ｍｍとし半径Ｂｒ１を５．１５ｍｍとした点以外は、実験例１～４の各々と同じガスセンサを、実験例９～１２とした。

［実験例１３～１６］
第２円筒部１３６の径を変更して半径Ａｒ２を５．６ｍｍとし半径Ｂｒ１を５．３ｍｍとした点以外は、実験例１～４の各々と同じガスセンサを、実験例１３～１６とした。

［実験例１７～１９］
第２円筒部１３６の径を変更して半径Ａｒ２を５．７５ｍｍとし半径Ｂｒ１を５．４５ｍｍとした点以外は、実験例１～３の各々と同じガスセンサを、実験例１７～１９とした。

［応答性及び保温性の評価］
実験例１～１９のガスセンサをそれぞれ図１，２と同様に配管に取り付けた。大気に酸素を混合して任意の酸素濃度に調節したガスを被測定ガスとし、この被測定ガスを配管内に流速０．７３ｍ／ｓで流した。そして、配管内に流す被測定ガスの酸素濃度を２３．６％から２０．９％に変化させた場合における、センサ素子の出力の時間変化を調べた。酸素濃度を変化させる直前のセンサ素子の出力値を０％、酸素濃度の変化後にセンサ素子の出力が変化して安定したときの出力値を１００％として、出力値が１０％を越えたときから９０％を越えるまでの経過時間を特定ガス濃度検出の応答時間（ｓｅｃ）とした。この応答時間が短いほど特定ガス濃度検出の応答性が高いことを意味する。応答時間の測定は、各実験例について複数回行い、各々の平均値を各実験例についての応答時間とした。実験例１～１９の各々について、被測定ガスの流速を１ｍ／ｓとした場合についても、同様に応答時間の測定を行った。実験例１～４の各々について、被測定ガスの流速を２ｍ／ｓ及び４ｍ／ｓとした場合についても、同様に応答時間の測定を行った。また、実験例１，２については、被測定ガスの流速を８ｍ／ｓとした場合についても、同様に応答時間の測定を行った。

表１に、実験例１～１９のガスセンサにおける半径Ａｒ１，Ａｒ２，Ｂｒ１，Ｂｒ２，高さＣ，断面積Ａｓ～Ｄｓ，断面積比Ａｓ／Ｂｓ，体積Ｖ，応答時間，及び応答性の評価結果をまとめた。表１では、被測定ガスの流速を１ｍ／ｓとした場合の応答時間を応答性の評価に用い、この応答時間が２．５秒以下の場合に応答性が非常に良好（Ａ）、３秒以下の場合に応答性が良好（Ｂ）、３秒超過の場合に応答性が不良（Ｆ）と判定した。また、図１３は、実験例１～４の各々の流速と応答時間との関係を示すグラフである。図１４は、実験例１～４の各々の高さＣと流速１ｍ／ｓにおける応答時間との関係を示すグラフである。図１４には、高さＣと応答時間との関係を示す近似曲線（３次の多項式による近似）も示した。また、この近似曲線に基づいて応答時間が３秒となる高さＣや応答時間が２．５秒となる高さＣを算出し、図１４に併せて示した。また、実験例１～４は、いずれも高さＣのみを変更することで断面積Ｃｓ，Ｄｓ，体積Ｖを変更しているため、断面積Ｃｓ，Ｄｓ，体積Ｖはいずれも高さＣと比例した値になっている。すなわち、断面積Ｃｓ，Ｄｓ，体積Ｖの各々と応答時間との関係も、図１４のグラフと横軸の値が異なる点以外は同じとなる。そこで、図１４には、応答時間が３秒となる断面積Ｃｓ，Ｄｓ，体積Ｖの値、及び応答時間が２．５秒となる断面積Ｃｓ，Ｄｓ，体積Ｖの値も併せて示した。

表１及び図１３に示すように、実験例１～４のいずれも、流速が低いほど応答時間が長くなる（応答性が低下する）傾向にあることがわかった。また、流速が２ｍ／ｓ以上では実験例１～４間で応答時間にほとんど差は見られないが、流速が２ｍ／ｓ未満では実験例１～４間の応答時間の差が大きくなった。また、表１及び図１３に示すように、実験例１よりも実験例２～４は応答時間が短く、特に実験例３の応答時間が最も短かった。また、図１４の近似曲線からわかるように、高さＣ、断面積Ｃｓ、断面積Ｄｓ、体積Ｖのいずれについても、値が大きすぎても小さすぎても応答時間が長くなることがわかった。高さＣ、断面積Ｃｓ、断面積Ｄｓ、体積Ｖが小さすぎるときに応答時間が長くなるのは、これらのうち特に断面積Ｃｓが小さすぎることが原因と考えられる。すなわち、上述したように、断面積Ｃｓが小さすぎると被測定ガスが第２空間１２２ｂ内で第２部材の外側から内側へ向かって移動しにくい（保護カバーの径方向内側に向かって移動しにくい）ことから、応答性が低下していると考えられる。また、高さＣ、断面積Ｃｓ、断面積Ｄｓ、体積Ｖが大きすぎるときに応答時間が長くなるのは、これらのうち特に断面積Ｄｓが大きすぎることが原因と考えられる。すなわち、上述したように、断面積Ｄｓが大きすぎると被測定ガスが第２空間１２２ｂ内を内側保護カバーの周方向に沿って流れやすくなることから、応答性が低下していると考えられる。そして、図１４の近似曲線と応答時間との関係から、断面積Ｃｓが１４．０ｍｍ²以上且つ断面積Ｄｓが６．４ｍｍ²以下であれば、流速１ｍ／ｓにおける応答時間が３秒以下となり被測定ガスの低流速時の応答性の低下を低減できると考えられる。また、断面積Ｃｓが２２．９ｍｍ²以上且つ断面積Ｄｓが５．０ｍｍ²以下であれば、流速１ｍ／ｓにおける応答時間が２．５秒以下となり、被測定ガスの低流速時の応答性の低下をより低減できると考えられる。

なお、図１４にも示したように、「断面積Ｃｓが１４．０ｍｍ²以上且つ断面積Ｄｓが６．４ｍｍ²以下」に対応する高さＣの数値範囲は０．４６ｍｍ以上２．４０ｍｍ以下であり、対応する体積Ｖの数値範囲は４３ｍｍ³以上２２３ｍｍ³以下であった。「断面積Ｃｓが２２．９ｍｍ²以上且つ断面積Ｄｓが５．０ｍｍ²以下」に対応する高さＣの数値範囲は０．７５ｍｍ以上１．８７ｍｍ以下であり、対応する体積Ｖの数値範囲は７０ｍｍ³以上１７４ｍｍ³以下であった。

実験例５～１９についても、実験例１～４と同様に、流速が低いほど応答時間が長くなる（応答性が低下する）傾向がみられた。実験例５～１９についても、断面積Ｃｓ及び断面積Ｄｓの値と、低流速時の応答性との間に、実験例１～４と同様の傾向が確認された。例えば、断面積Ｃｓが１４．０ｍｍ²以上且つ断面積Ｄｓが６．４ｍｍ²以下となっている実験例６～８，１０～１２，１４～１６，１８，１９は、流速１ｍ／ｓにおける応答時間が３秒以下（応答性の評価が「Ｂ」以上）であった。また、断面積Ａｓが互いに同じ且つ断面積Ｂｓの値が互いに同じである実験例５～８間で比較すると、断面積Ｃｓが２２．９ｍｍ²以上且つ断面積Ｄｓが５．０ｍｍ²以下という条件を満たす実験例７が応答時間が最も短かった。同様に、実験例９～１２間で比較すると、断面積Ｃｓが２２．９ｍｍ²以上且つ断面積Ｄｓが５．０ｍｍ²以下という条件を満たす実験例１１が応答時間が最も短かった。実験例１３～１６間で比較すると、断面積Ｃｓが２２．９ｍｍ²以上且つ断面積Ｄｓが５．０ｍｍ²以下という条件を満たす実験例１５が、流速０．７３ｍ／ｓにおける応答時間が最も短かった。なお、流速１ｍ／ｓにおける応答時間は実験例１５よりも実験例１４の方が短かったが、この差はわずかであり誤差と考えられる。実験例１７～１９間で比較すると、実験例１８と断面積Ｃｓが２２．９ｍｍ²以上且つ断面積Ｄｓが５．０ｍｍ²以下という条件を満たす実験例１９とで流速１ｍ／ｓにおける応答時間は同じ値であったが、流速０．７３ｍ／ｓにおける応答時間は実験例１７～１９の中で実験例１９が最も短かった。そのため、全体としては実験例１７～１９間では実験例１９が応答時間が最も短い傾向が確認された。

また、断面積Ｃｓが１４．０ｍｍ²以上且つ断面積Ｄｓが６．４ｍｍ²以下となっている実験例２～４，６～８，１０～１２，１４～１６，１８，１９のうち、互いに断面積Ａｓが同じ且つ互いに断面積比Ａｓ／Ｂｓが同じである実験例２～４を第１グループとし、同様に実験例６～８を第２グループ、実験例１０～１２を第３グループ、実験例１４～１６を第４グループ、実験例１８，１９を第５グループとする。この第１～第５グループ間を比較すると、断面積Ａｓが４７．３ｍｍ²以上６８．１ｍｍ²以下の範囲内にある第１～第４グループの方が、断面積Ａｓがこの範囲内から外れている第５グループと比較して、低流速時の応答時間が短い傾向が確認された。そのため、断面積Ａｓは４７．３ｍｍ²以上６８．１ｍｍ²以下が好ましいと考えられる。ただし、第５グループでも、応答性の評価が「Ａ」であり、被測定ガスの低流速時の応答性の低下を低減する効果は得られている。

２０配管、２２固定用部材、１００，２００，４００ガスセンサ、１０２ハウジング、１０３ボルト、１１０センサ素子、１１０ａ多孔質保護層、１１１ガス導入口、１２０，２２０，４２０保護カバー、１２２第１ガス室、１２２ａ第１空間、１２２ｂ第２空間、１２２ｃ第２空間入口、１２２ｄ流路断面、１２４センサ素子室、１２６第２ガス室、１２７，３２７，４２７素子室入口、１２８，４２８外側開口部、１２９，４２９素子側開口部、１３０，２３０，４３０内側保護カバー、１３１，４３１第１部材、１３２大径部、１３３段差部、１３４，３３４第１円筒部、１３５，２３５，４３５第２部材、１３６，３３６，４３６第２円筒部、１３６ａ突出部、１３７接続部、１３８，２３８先端部、１３８ａ，２３８ａ素子室出口、１３８ｂ横孔、１３８ｄ側部、１３８ｅ底部、１３９段差部、１４０，２４０外側保護カバー、１４２大径部、１４３胴部、１４３ａ側部、１４３ｂ段差部、１４４ａ外側入口、１４４ｂ横孔、１４４ｃ縦孔、１４６，２４６先端部、１４６ａ，２４６ａ側部、１４６ｂ，２４６ｂ底部、１４６ｃテーパー部、１４７ａ，２４７ａ外側出口、１４７ｃ，２４７ｃ縦孔、３３４ａ凹部、４３４ａ胴部、４３４ｂ第１円筒部。

Claims

被測定ガスを導入するガス導入口を有し、該ガス導入口から内部に流入した該被測定ガスの特定ガス濃度を検出可能なセンサ素子と、
前記センサ素子の先端及び前記ガス導入口が内部に配置されるセンサ素子室を内側に有し、該センサ素子室への入口である１以上の素子室入口と該センサ素子室からの出口である１以上の素子室出口とが配設された筒状の内側保護カバーと、
前記被測定ガスの外部からの入口である１以上の外側入口と、前記被測定ガスの外部への出口である１以上の外側出口と、が配設され、前記内側保護カバーの外側に配設された筒状の外側保護カバーと、
を備え、
前記外側保護カバー及び前記内側保護カバーは、両者の間の空間として、前記外側入口と前記素子室入口との間の前記被測定ガスの流路として機能する第１ガス室と、前記外側出口と前記素子室出口との間の前記被測定ガスの流路として機能し該第１ガス室と直接には連通していない第２ガス室と、を形成しており、
前記内側保護カバーは、前記センサ素子を囲む筒状の第１部材と、該第１部材を囲む筒状の第２部材とを有し、
前記第１部材及び前記第２部材は、両者の間の隙間として、前記素子室入口を形成しており、
前記内側保護カバーの軸方向に平行且つ前記センサ素子の前記先端から後端に向かう方向を上方向とし、前記センサ素子の前記後端から前記先端に向かう方向を下方向として、前記第１ガス室は、前記外側保護カバーと前記第２部材との間の空間であり前記外側入口から前記上方向に向かう前記被測定ガスの流路として機能する第１空間と、前記第２部材の上端よりも上方且つ前記外側保護カバーと前記第１部材との間の空間であり前記第１空間から前記素子室入口までの前記被測定ガスの流路として機能する第２空間と、を有し、
前記第２空間における、前記被測定ガスが前記第２部材の直上を前記第２部材の外側から内側へ向かって通過する際の流路断面積である断面積Ｃｓが１４．０ｍｍ²以上であり、
前記第２空間における前記内側保護カバーの周方向に垂直な断面積である断面積Ｄｓが０．５ｍｍ²以上６．４ｍｍ²以下である、
ガスセンサ。
前記断面積Ｃｓが２２．９ｍｍ²以上である、
請求項１に記載のガスセンサ。
前記断面積Ｄｓが５．０ｍｍ²以下である、
請求項１又は２に記載のガスセンサ。
前記第１空間から前記第２空間への前記被測定ガスの流入口である第２空間入口の断面積Ａｓと前記１以上の素子室入口の合計断面積である断面積Ｂｓとの断面積比Ａｓ／Ｂｓが１．４１以上４．７０以下である、
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空間から前記第２空間への前記被測定ガスの流入口である第２空間入口の断面積Ａｓが４７．３ｍｍ²以上６８．１ｍｍ²以下である、
請求項１～４のいずれか１項に記載のガスセンサ。
前記１以上の素子室入口の合計断面積である断面積Ｂｓが１４．５ｍｍ²以上３３．４ｍｍ²以下である、
請求項１～５のいずれか１項に記載のガスセンサ。
前記第１部材及び前記第２部材は、前記素子室入口のうち前記センサ素子室側の開口部である素子側開口部が前記下方向に向けて開口するように該素子室入口を形成している、
請求項１～６のいずれか１項に記載のガスセンサ。
前記第１部材は、前記センサ素子を囲む第１円筒部を有しており、
前記第２部材は、前記第１円筒部よりも大径の第２円筒部を有しており、
前記素子室入口は、前記第１円筒部の外周面と前記第２円筒部の内周面との間の円筒状の隙間である、
請求項１～７のいずれか１項に記載のガスセンサ。
被測定ガスを導入するガス導入口を有し、該ガス導入口から内部に流入した該被測定ガスの特定ガス濃度を検出可能なセンサ素子、を保護するための保護カバーであって、
前記センサ素子の先端及び前記ガス導入口を内部に配置するためのセンサ素子室を内側に有し、該センサ素子室への入口である１以上の素子室入口と該センサ素子室からの出口である１以上の素子室出口とが配設された筒状の内側保護カバーと、
前記被測定ガスの外部からの入口である１以上の外側入口と、前記被測定ガスの外部への出口である１以上の外側出口と、が配設され、前記内側保護カバーの外側に配設された筒状の外側保護カバーと、
を備え、
前記外側保護カバー及び前記内側保護カバーは、両者の間の空間として、前記外側入口と前記素子室入口との間の前記被測定ガスの流路として機能する第１ガス室と、前記外側出口と前記素子室出口との間の前記被測定ガスの流路として機能し該第１ガス室と直接には連通していない第２ガス室と、を形成しており、
前記内側保護カバーは、筒状の第１部材と、該第１部材を囲む筒状の第２部材とを有し、
前記第１部材及び前記第２部材は、両者の間の隙間として、前記素子室入口を形成しており、
前記内側保護カバーの軸方向に平行且つ前記外側保護カバーの底部から該底部とは反対側に向かう方向を上方向とし、前記外側保護カバーの該底部とは反対側から該底部に向かう方向を下方向として、前記第１ガス室は、前記外側保護カバーと前記第２部材との間の空間であり前記外側入口から前記上方向に向かう前記被測定ガスの流路として機能する第１空間と、前記第２部材の上端よりも上方且つ前記外側保護カバーと前記第１部材との間の空間であり前記第１空間から前記素子室入口までの前記被測定ガスの流路として機能する第２空間と、を有し、
前記第２空間における、前記被測定ガスが前記第２部材の直上を前記第２部材の外側から内側へ向かって通過する際の流路断面積である断面積Ｃｓが１４．０ｍｍ²以上であり、
前記第２空間における前記内側保護カバーの周方向に垂直な断面積である断面積Ｄｓが０．５ｍｍ²以上６．４ｍｍ²以下である、
保護カバー。