WO2013157636A1 - ガスセンサ - Google Patents

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WO2013157636A1
WO2013157636A1 PCT/JP2013/061648 JP2013061648W WO2013157636A1 WO 2013157636 A1 WO2013157636 A1 WO 2013157636A1 JP 2013061648 W JP2013061648 W JP 2013061648W WO 2013157636 A1 WO2013157636 A1 WO 2013157636A1
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WO
WIPO (PCT)
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cover
gas
introduction hole
sensor element
inner cover
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/061648
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正毅 中村
淳二 森脇
鯉江　和俊
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Priority to EP13777733.0A priority Critical patent/EP2840388B1/en
Priority to CN201380020838.0A priority patent/CN104246487B/zh
Publication of WO2013157636A1 publication Critical patent/WO2013157636A1/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a gas sensor for detecting the concentration of a specific component in a gas to be measured (that is, a gas to be measured).
  • the gas sensor that is provided in an exhaust system of an automobile internal combustion engine or the like and measures the concentration of a specific component such as oxygen or nitrogen oxide in exhaust gas that is a measurement target gas.
  • the gas sensor includes, for example, a sensor element that detects the concentration of a specific component in the gas to be measured, a housing that passes the sensor element inward, and an element cover that is disposed on the front end side of the housing. Is provided.
  • the gas sensor is configured such that the exhaust gas that is the gas to be measured contacts the surface of the sensor element.
  • condensed water generated by condensation of water vapor in the exhaust gas may fly toward the sensor element together with the exhaust gas and adhere to the surface of the sensor element.
  • the sensor element is used in a state heated to a high temperature in order to activate the solid electrolyte body of the sensor element. For this reason, the adhesion of condensed water may cause a large thermal shock to the sensor element, thereby causing damage to the sensor element.
  • Patent Document 1 discloses a gas sensor including a dual-structure element cover that includes an inner cover that covers the tip of the sensor element and an outer cover that is disposed outside the inner cover. is doing. Specifically, in this gas sensor, the exhaust gas and the condensed water introduced from the outer opening of the outer cover are separated in the space between the outer cover and the inner cover. And condensed water is discharged
  • Patent Document 1 when the gas sensor disclosed in Patent Document 1 is used for a diesel engine or the like in which particulate matter (hereinafter referred to as PM) is generated, PM flying together with the exhaust gas adheres to the outer cover. Further, PM enters the inside from the outer opening of the outer cover together with the exhaust gas and adheres to the inner cover. As a result, PM accumulates in the vicinity of the outer opening of the outer cover and in the vicinity of the inner opening of the inner cover, thereby preventing the introduction of exhaust gas and reducing the responsiveness of the gas sensor.
  • particulate matter hereinafter referred to as PM
  • the present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a gas sensor that can prevent a decrease in responsiveness due to accumulation of PM or the like and is excellent in water resistance and responsiveness. .
  • a gas sensor includes a sensor element that detects a concentration of a specific component in a gas to be measured; A housing through which the sensor element is inserted, and A gas sensor comprising an element cover disposed on a front end side of the housing,
  • the element cover includes an inner cover disposed so as to cover a tip portion of the sensor element, and an outer cover disposed on the outer side of the inner cover,
  • the outer cover has an outer introduction hole for introducing a gas to be measured, and an outer discharge hole provided on the tip side of the outer introduction hole
  • the inner cover has an inner introduction hole for introducing a gas to be measured provided on the base end side with respect to the outer introduction hole, and an inner discharge hole provided on the front end side with respect to the inner introduction hole,
  • a cylindrical protective cover having an open front end is disposed outside the outer cover in the radial direction so as to cover the outer introduction hole, and a predetermined gap is provided between the outer cover and the protective cover.
  • the inner cover is provided with a reduced diameter step portion that decreases in diameter toward the tip side.
  • the reduced diameter step portion is positioned between the outer introduction hole and the inner introduction hole in the axial direction,
  • a cylindrical protective cover having an open front end is disposed outside the outer cover in the radial direction so as to cover the outer introduction hole, and a predetermined gap is provided between the outer cover and the protective cover. ing. Therefore, condensed water and coarse PM (e.g., particle size of 0.1 ⁇ m or more) flying with the gas to be measured directly enter the outer cover (the space between the outer cover and the inner cover) from the outer introduction hole. Accumulation of coarse PM in the vicinity of the outer introduction hole can be suppressed by a protective cover that covers the outer introduction hole.
  • coarse PM e.g., particle size of 0.1 ⁇ m or more
  • the gas to be measured enters the protective cover (the space between the protective cover and the outer cover) from the open end side of the protective cover, and is introduced into the outer cover from the outer introduction hole. Thereby, the gas to be measured can be sufficiently introduced into the outer cover.
  • the inner cover is provided with a reduced diameter step portion that decreases in diameter toward the distal end side, and the reduced diameter step portion is located between the outer introduction hole and the inner introduction hole in the axial direction. .
  • the condensed water collides with the reduced diameter step portion in the middle from the outer introduction hole to the inner introduction hole, and the condensed water is Reaching the introduction hole can be suppressed.
  • the condensed water collided with the reduced diameter step portion can be discharged from the outer discharge hole. Thereby, it can suppress that condensed water penetrate
  • the inner diameter of the inner cover is A and the maximum radial length of the tip of the sensor element is B
  • the relationship of A / B ⁇ 2.1 is satisfied. That is, the inner diameter A of the inner cover is 2.1 times or less of the maximum radial direction length B of the tip end portion of the sensor element, and the distance between the inner cover and the tip end portion of the sensor element is appropriately reduced. Therefore, when the tip of the sensor element is heated by a heater or the like, the temperature of the inner cover can be sufficiently increased by the heat of the sensor element. Thereby, even if minute PM (for example, particle size is less than 0.1 ⁇ m) enters the outer cover from the outer introduction hole together with the gas to be measured, the minute PM is prevented from adhering to the inner cover. it can.
  • minute PM for example, particle size is less than 0.1 ⁇ m
  • thermophoresis means that when fine particles exist in a space with a temperature difference, the energy received from the high temperature side is larger than the energy received from the low temperature side, and therefore the particles move from the high temperature side to the low temperature side ( This phenomenon is difficult to move from the low temperature side to the high temperature side.
  • the distance between the inner cover and the tip of the sensor element is reduced, and the temperature of the inner cover is made higher than the temperature of the gas to be measured by the heat of the sensor element. It is possible to prevent the minute PM that has entered the inside from moving from the measured gas side (low temperature side) to the inner cover side (high temperature side), that is, not to adhere to the inner cover. Thereby, it can suppress that minute PM adheres to an inner cover, and accumulates in the inner introduction hole vicinity.
  • the minute PM that has entered the outer cover is discharged from the outer discharge hole without adhering to the inner cover. Further, even if a minute PM enters the inner cover from the inner introduction hole together with the gas to be measured, it does not adhere to the inner cover due to the above-described thermophoresis phenomenon, and finally from the inner discharge hole together with the gas to be measured. Discharged.
  • the gas to be measured introduced into the outer cover is introduced into the inner cover from the inner introduction hole through the space between the outer cover and the inner cover. Thereby, the gas to be measured can be sufficiently introduced into the inner cover.
  • the gas sensor can suppress PM accumulation in the vicinity of the outer introduction hole or the inner introduction hole, it is possible to prevent the gas sensor from being deteriorated in responsiveness due to PM accumulation or the like. Further, since the intrusion of condensed water into the element cover (outer cover, inner cover) can be suppressed, the sensor element can be prevented from being damaged by the condensed water, and the water resistance can be improved. In addition, since the gas to be measured can be sufficiently introduced into the element cover (outer cover, inner cover), the responsiveness of the gas sensor can be sufficiently ensured.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the overall structure of a gas sensor according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a tip portion of the gas sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a tip portion of a gas sensor according to a modification of Example 1; The expanded sectional view which shows the front-end
  • FIG. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a tip portion of a gas sensor according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a tip portion of a gas sensor according to a third embodiment.
  • the graph which shows the relationship between the value of A / B calculated
  • the graph which shows the relationship between the relative distance calculated
  • the graph which shows the relationship between the distance between an outer cover and a protective cover, and response time calculated
  • the graph which shows the relationship between the distance between an outer cover and a protective cover, and a to-be-watered area calculated
  • the protective cover is disposed so as to completely cover the outer introduction hole of the outer cover, and a predetermined interval is provided between the outer cover and the protective cover. Therefore, when the gas sensor is viewed from the outside in the radial direction, the outer introduction hole is hidden by the protective cover and cannot be seen.
  • the inner diameter A of the inner cover and the maximum radial length B of the tip of the sensor element are the inner diameter of the inner cover and the sensor element in the region where the inner cover and the tip of the sensor element face each other in the radial direction. It is the maximum radial length of the tip.
  • the relationship between the inner diameter A of the inner cover and the maximum radial length B of the tip of the sensor element is A / B> 2.1, the effect of increasing the temperature of the inner cover by the heat of the sensor element May not be sufficient.
  • the inner cover Is set to be higher than the temperature of the gas to be measured (specifically, the temperature of the gas to be measured introduced into the element cover).
  • the temperature of the inner cover is desirably 50 ° C. higher than the temperature of the gas to be measured.
  • the inner diameter A of the inner cover and the maximum radial length B of the tip of the sensor element satisfy the relationship of A / B ⁇ 1.4.
  • the inner diameter A of the inner cover can be set to 6.5 to 7.5 mm, for example.
  • the maximum radial length B of the tip of the sensor element can be set to 3.7 to 4.5 mm, for example.
  • the reduced diameter step portion of the inner cover has at least a part of the axis from the tip of the sensor element when the maximum radial distance between the tip of the sensor element and the inner cover is C. It can be set as the structure provided in the base end side rather than the position which left
  • the maximum distance C can be set to 1.2 to 2.9 mm, for example.
  • the radial distance between the outer cover and the protective cover is preferably 0.5 to 2 mm at the axial position of the outer introduction hole.
  • the flow of the gas to be measured between the outer cover and the protective cover can be sufficiently ensured, and the gas to be measured can be sufficiently introduced into the outer cover from the outer introduction hole.
  • it can fully suppress that condensed water and coarse PM penetrate
  • the radial distance between the outer cover and the protective cover is less than 0.5 mm, the responsiveness of the gas sensor may be reduced by PM deposited on the outer cover or the protective cover.
  • it exceeds 2 mm there is a possibility that the protective cover cannot sufficiently suppress the intrusion of condensed water or coarse PM into the outer cover from the outer introduction hole.
  • the distance between the reduced diameter step portion of the inner cover and the outer cover is preferably 0.5 to 1.5 mm. In this case, it is possible to sufficiently ensure the flow of the gas to be measured between the reduced diameter step portion of the inner cover and the outer cover. Further, the condensed water that has entered the outer cover can be easily collided with the reduced diameter step portion of the inner cover.
  • the responsiveness of the gas sensor is caused by PM accumulated between the reduced diameter step portion of the inner cover and the outer cover. May decrease.
  • the diameter exceeds 1.5 mm, the condensed water that has entered the outer cover may reach the inner introduction hole without colliding with the reduced diameter step portion of the inner cover.
  • the diameter of the said inner introduction hole can be 1.5 mm or less, for example. In this case, it is possible to prevent the condensed water that has entered the outer cover from entering the inner cover through the inner introduction hole.
  • the outer cover may be configured to protrude to the tip side from the protective cover.
  • the gas to be measured can enter the space between the outer cover and the protective cover.
  • the gas to be measured can be sufficiently introduced into the outer cover from the outer introduction hole.
  • the outer cover desirably protrudes 2 mm or more toward the front end side in the axial direction from the protective cover.
  • the protrusion amount of the outer cover be 4.5 mm or less.
  • the outer discharge hole may be provided at a tip portion of the outer cover.
  • the condensed water that has entered the outer cover is easily discharged from the outer discharge hole. Thereby, water resistance can be improved.
  • the inner discharge hole may be provided at the tip of the inner cover.
  • the gas to be measured introduced into the inner cover is discharged from the inner discharge hole, so that a negative pressure is generated near the inner discharge hole, and the gas to be measured is introduced from the inner introduction hole into the inner cover. It becomes easy. Thereby, the responsiveness of a gas sensor can be improved.
  • the tip surface of the inner cover may be disposed on the tip side of the tip surface of the outer cover in order to improve responsiveness.
  • the tip surface of the outer cover may be disposed on the tip side. It may be arranged on the end side.
  • the front end surface of the inner cover and the front end surface of the outer cover may be arranged on substantially the same plane.
  • the inner surface of the inner cover may be blackened in a range of emissivity of 0.4 to 0.8, for example, in order to promote the temperature rise of the inner cover due to the heat of the sensor element. Good.
  • the surfaces of the inner cover, the outer cover, and the protective cover may be subjected to, for example, a smoothing process in order to suppress the adhesion and accumulation of PM and to improve the flow of the gas to be measured. .
  • the gas sensor 1 of the present example includes a sensor element 2 for detecting the concentration of a specific component in a gas to be measured (ie, a gas to be measured), and a housing through which the sensor element 2 is inserted. 13 and an element cover 14 disposed on the front end side of the housing 13.
  • the element cover 14 includes an inner cover 3 disposed so as to cover the distal end portion 21 of the sensor element 2, and an outer cover 4 disposed outside the inner cover 3.
  • the outer cover 4 has an outer introduction hole 41 for introducing a gas to be measured, and an outer discharge hole 42 provided on the front end side of the outer introduction hole 41.
  • the inner cover 3 includes an inner introduction hole 31 that introduces a gas to be measured, which is provided on the proximal end side with respect to the outer introduction hole 41, and an inner discharge hole 32 which is provided on the distal end side with respect to the inner introduction hole 31.
  • a cylindrical protective cover 5 having an open end is disposed so as to cover the outer introduction hole 41, and there is a predetermined gap between the outer cover 4 and the protective cover 5.
  • the inner cover 3 is provided with a reduced diameter step portion (taper portion) 33 whose outer diameter decreases toward the tip side.
  • the reduced diameter step portion 33 is located between the outer introduction hole 41 and the inner introduction hole 31 in the axial direction X of the gas sensor 1. Further, when the inner diameter of the inner cover 3 is A and the maximum diameter of the tip 21 of the sensor element 2 is B, the relationship of A / B ⁇ 2.1 is satisfied.
  • the configuration of the gas sensor 1 of this example will be described in detail.
  • the “tip side” is one side in the axial direction X of the gas sensor 1 and refers to the side where the gas sensor 1 is exposed to the gas to be measured.
  • the “base end side” refers to the opposite side.
  • the plate-like sensor element 2 is inserted and held inside the first insulator 11.
  • a heater (not shown) is built in the tip portion 21 of the sensor element 2.
  • the first insulator 11 is held inside the housing 13.
  • a base end cover 15 is fixed to the base end side of the housing 13 so as to cover the base end portion 22 of the sensor element 2.
  • the base end cover 15 is provided with a vent 151 for introducing the atmosphere.
  • the base end side opening of the base end side cover 15 is closed by a sealing member 16 made of a rubber bush.
  • a plurality of lead members 17 connected to the outside are disposed through the sealing member 16.
  • a second insulator 12 that holds the proximal end portion 22 of the sensor element 2 is disposed on the proximal end side of the first insulator 11 in the proximal end cover 15.
  • a metal terminal 18 connected to the lead member 17 is disposed on the second insulator 12. The metal terminal 18 is in contact with the electrode terminal of the sensor element 2 to achieve electrical conduction.
  • the second insulator 12 is pressed and held by a spring member 19.
  • an element cover 14 is disposed on the front end side of the housing 13.
  • the element cover 14 includes a bottomed cylindrical inner cover 3 disposed so as to cover the distal end portion 21 of the sensor element 2 and a bottomed cylindrical outer cover 4 disposed outside the inner cover 3. .
  • the inner cover 3 is fixed to the front end side of the housing 13.
  • the outer cover 4 is fixed to a protective cover 5 described later.
  • a plurality of outer introduction holes 41 for introducing the gas to be measured into the outer cover 4 are provided on the side wall of the outer cover 4. Further, on the side wall of the outer cover 4, a taper-shaped outer reduced diameter portion 43 that is reduced in diameter toward the distal end side is provided on the proximal end side with respect to the outer introduction hole 41. Further, on the side wall of the outer cover 4, an outer base end portion 44 that is closer to the base end side than the outer reduced diameter portion 43 and has substantially the same diameter in the axial direction X is fixed to the inner side surface of the protective cover 5 described later. An outer discharge hole 42 is provided at the distal end portion of the outer cover 4. The outer discharge hole 42 is provided on the tip side of the outer introduction hole 41.
  • a plurality of inner introduction holes 31 for introducing the gas to be measured into the inner cover 3 are provided on the side wall of the inner cover 3.
  • the diameter of the inner introduction hole 31 is 1.5 mm or less.
  • a tapered diameter-reducing step portion 33 that is reduced in diameter toward the distal end side is provided on the distal end side with respect to the inner introduction hole 31.
  • An inner discharge hole 32 is provided at the tip of the inner cover 3.
  • the inner discharge hole 32 is provided on the tip side of the inner introduction hole 31.
  • the front end surface 300 of the inner cover 3 and the front end surface 400 of the outer cover 4 are disposed on substantially the same plane.
  • the relationship of A / B ⁇ 2.1 is satisfied.
  • the relationship of A / B ⁇ 1.4 is satisfied. That is, the inner diameter A of the inner cover 3 is 1.4 to 2.1 times the maximum radial direction length B of the tip 21 of the sensor element 2.
  • the maximum radial direction length B of the tip portion 21 of the sensor element 2 is the length of a diagonal line in a cross section perpendicular to the axial direction X of the tip portion 21 of the sensor element 2.
  • FIG. 3 shows only the sensor element 2 and the inner cover 3.
  • the reduced diameter step portion 33 is located between the outer introduction hole 41 and the inner introduction hole 31 in the axial direction X. Further, the diameter-reduced step portion 33 is maximum in the axial direction X from the tip of the sensor element 2 when the maximum radial distance between the tip 21 of the sensor element 2 and the inner cover 3 is C (FIG. 3). It is provided closer to the base end side than the position separated by the distance C.
  • the maximum distance C is the maximum distance between the main surfaces 201 and 202 of the sensor element 2 and the inner surface 301 of the inner cover 3 as shown in FIG.
  • the distance E between the reduced diameter step portion 33 of the inner cover 3 and the outer cover 4 is 0.5 to 1.5 mm.
  • a cylindrical protective cover 5 is disposed outside the outer cover 4 in the radial direction so as to cover the outer introduction hole 41, and a predetermined gap is provided between the outer cover 4 and the protective cover 5. It has been.
  • the protective cover 5 completely covers the outer introduction hole 41 from the radially outer side. Therefore, when the gas sensor 1 is viewed from the outside in the radial direction, the outer introduction hole 41 is hidden by the protective cover 5 and cannot be seen.
  • the protective cover 5 is formed so as to extend to the proximal end side with respect to the outer cover 4, and is fixed to the distal end side of the housing 13 together with the inner cover 3. Further, the protective cover 5 has a front end side opening 51 that opens to the front end side between the protective cover 5 and the outer cover 4. An outer base end portion 44 of the outer cover 4 is fixed to the inner side surface of the protective cover 5.
  • the radial distance D between the outer cover 4 and the protective cover 5 is 0.5 to 2 mm at the axial position of the outer introduction hole 41. Further, the outer cover 4 protrudes further toward the tip side than the protective cover 5. Further, the outer cover 4 is formed with an outer introduction hole 41, and has an outer same-diameter portion 45 that is closer to the tip than the outer reduced-diameter portion 43 and has substantially the same diameter in the axial direction X. The outer same-diameter portion 45 protrudes 1 mm or more toward the tip side from the protective cover 5.
  • a cylindrical protective cover 5 having an opening at the front end side is disposed on the outer side in the radial direction of the outer cover 4 so as to cover the outer introduction hole 41. Is provided with a predetermined interval. Therefore, condensed water and coarse PM (for example, a particle size of 0.1 ⁇ m or more) flying together with the gas to be measured are directly passed from the outer introduction hole 41 into the outer cover 4 (the space between the outer cover 4 and the inner cover 3).
  • the protective cover 5 that covers the outer introduction hole 41 can be prevented from entering and depositing coarse PM in the vicinity of the outer introduction hole 41.
  • the gas to be measured enters the protective cover 5 (the space between the protective cover 5 and the outer cover 4) from the open end side of the protective cover 5 and is introduced into the outer cover 4 from the outer introduction hole 41. Thereby, the gas to be measured can be sufficiently introduced into the outer cover 4.
  • the inner cover 3 is provided with a reduced diameter step portion 33 that is reduced in diameter toward the distal end side.
  • the reduced diameter step portion 33 is formed between the outer introduction hole 41 and the inner introduction hole 31 in the axial direction X. Located between. For this reason, even if condensed water enters the outer cover 4 from the outer introduction hole 41 together with the gas to be measured, the condensed water collides with the reduced diameter step portion 33 in the middle from the outer introduction hole 41 to the inner introduction hole 31. The condensed water can be prevented from reaching the inner introduction hole 31. Then, the condensed water collided with the reduced diameter step portion 33 can be discharged from the outer discharge hole 42. Thereby, it can suppress that condensed water penetrate
  • the inner diameter of the inner cover 3 is A and the maximum radial length of the tip 21 of the sensor element 2 is B, the relationship of A / B ⁇ 2.1 is satisfied. That is, the inner diameter A of the inner cover is set to 2.1 times or less of the maximum radial direction length B of the tip portion 21 of the sensor element 2, and the distance between the inner cover 3 and the tip portion 21 of the sensor element 2 is set appropriately. It is small. Therefore, when the tip 21 of the sensor element 2 is heated by a heater or the like, the temperature of the inner cover 3 can be sufficiently increased by the heat of the sensor element 2. Thereby, even if minute PM (for example, particle size is less than 0.1 ⁇ m) enters the outer cover 4 from the outer introduction hole 41 together with the gas to be measured, the minute PM is prevented from adhering to the inner cover 3. can do.
  • minute PM for example, particle size is less than 0.1 ⁇ m
  • thermophoresis means that when fine particles exist in a space with a temperature difference, the energy received from the high temperature side is larger than the energy received from the low temperature side, and therefore the particles move from the high temperature side to the low temperature side ( This phenomenon is difficult to move from the low temperature side to the high temperature side. More specifically, the distance between the inner cover 3 and the tip 21 of the sensor element 2 is reduced, and the temperature of the inner cover 3 is made higher than the temperature of the gas to be measured by the heat of the sensor element 2. In this example, the temperature of the inner cover 3 is set to be 50 ° C. or more higher than the temperature of the gas to be measured introduced into the element cover 14 (the outer cover 4 and the inner cover 3).
  • the minute PM that has entered the outer cover 4 together with the gas to be measured does not easily move from the gas to be measured side (low temperature side) to the inner cover 3 side (high temperature side), that is, does not adhere to the inner cover 3. Can be. As a result, it is possible to suppress minute PM from adhering to the inner cover 3 and depositing in the vicinity of the inner introduction hole 31.
  • the minute PM that has entered the outer cover 4 is discharged from the outer discharge hole 42 without adhering to the inner cover 3. Further, even if a minute PM enters the inner cover 3 from the inner introduction hole 31 together with the gas to be measured, it does not adhere to the inner cover 3 due to the above-described thermophoresis phenomenon, and finally the inner gas together with the gas to be measured. It is discharged from the discharge hole 32.
  • the gas to be measured introduced into the outer cover 4 is introduced into the inner cover 3 from the inner introduction hole 31 through the space between the outer cover 4 and the inner cover 3. Thereby, the gas to be measured can be sufficiently introduced into the inner cover 3.
  • the gas sensor 1 of the present example can suppress PM deposition or the like in the vicinity of the outer introduction hole 41 or the inner introduction hole 31, thereby preventing a decrease in responsiveness of the gas sensor 1 due to PM deposition or the like. can do. Moreover, since the intrusion of condensed water into the element cover 14 (the outer cover 4 and the inner cover 3) can be suppressed, the sensor element 2 can be prevented from being damaged by the condensed water, and the water resistance is improved. Can do. In addition, since the gas to be measured can be sufficiently introduced into the element cover 14 (the outer cover 4 and the inner cover 3), the responsiveness of the gas sensor 1 can be sufficiently ensured.
  • the inner diameter A of the inner cover 3 and the maximum radial direction length B of the tip 21 of the sensor element 2 satisfy the relationship of A / B ⁇ 1.4. Therefore, it is possible to prevent the sensor element 2 from coming into contact with the inner cover 3 and damaging the sensor element 2 in the manufacturing process.
  • the reduced diameter step portion 33 of the inner cover 3 is maximum in the axial direction X from the front end of the sensor element 2 when the maximum radial distance between the front end portion 21 of the sensor element 2 and the inner cover 3 is C. It is provided closer to the base end side than the position separated by the distance C. Therefore, the volume of the tip side portion of the inner cover 3 can be made smaller than the reduced diameter step portion 33, and the space in the inner cover 3 can be efficiently warmed by the heat of the sensor element 2. Thereby, also about the front end side part of the inner cover 3 with a long distance from the sensor element 2, the temperature can fully be raised, and it can fully suppress that PM adheres to the inner cover 3.
  • the radial distance D between the outer cover 4 and the protective cover 5 is 0.5 to 2 mm at the axial position of the outer introduction hole 41.
  • the distance E between the reduced diameter step portion 33 of the inner cover 3 and the outer cover 4 is 0.5 to 1.5 mm. Thereby, the flow of the gas to be measured between the reduced diameter step portion 33 of the inner cover 3 and the outer cover 4 can be sufficiently ensured. Further, the condensed water that has entered the outer cover 4 can easily collide with the reduced diameter step portion 33 of the inner cover 3.
  • the diameter of the inner introduction hole 31 is 1.5 mm or less. Therefore, it is possible to prevent the condensed water that has entered the outer cover 4 from entering the inner cover 3 from the inner introduction hole 31.
  • the outer cover 4 protrudes more toward the tip than the protective cover 5. Therefore, the gas to be measured can enter the space between the outer cover 4 and the protective cover 5 after coming into contact with the outer cover 4 (the outer same diameter portion 45 of the outer cover 4). As a result, the gas to be measured can be sufficiently introduced into the outer cover 4 from the outer introduction hole 41.
  • the outer discharge hole 42 is provided at the front end portion of the outer cover 4. Therefore, the condensed water that has entered the outer cover 4 is easily discharged from the outer discharge hole 42. Thereby, water resistance can be improved.
  • the inner discharge hole 32 is provided at the tip of the inner cover 3. For this reason, the measurement gas introduced into the inner cover 3 is discharged from the inner discharge hole 32, whereby a negative pressure is generated in the vicinity of the inner discharge hole 32, and the measurement gas is introduced into the inner cover 3 from the inner introduction hole 31. Easy to introduce. Thereby, the responsiveness of the gas sensor 1 can be improved.
  • the tip surface 300 of the inner cover 3 and the tip surface 400 of the outer cover 4 are substantially flush with each other as shown in FIGS. Has been placed.
  • the distal end surface 300 of the inner cover 3 may be disposed closer to the proximal end side than the distal end surface 400 of the outer cover 4 as shown in FIG.
  • the tip surface 300 of the inner cover 3 may be disposed on the tip side of the tip surface 400 of the outer cover 4 as shown in FIG.
  • Example 2 In this example, as shown in FIG. 6, the configurations of the outer cover 4 and the protective cover 5 are changed.
  • the outer cover 4 is formed to extend to the proximal end side with respect to the protective cover 5, and is fixed to the distal end side of the housing 13 together with the inner cover 3.
  • the protective cover 5 is fixed to the fixing portion 46 on the base end side with respect to the outer reduced diameter portion 43.
  • Other basic configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.
  • Example 3 In this example, as shown in FIG. 7, the configuration of the protective cover 5 is changed.
  • the tip of the protective cover 5 is provided with a protrusion 52 that protrudes radially inward.
  • the protective cover 5 has a front end side opening 51 that opens to the front end side between the protruding portion 52 and the outer cover 4.
  • Other basic configurations and operational effects are the same as in the second embodiment.
  • the temperature difference between the measured gas temperature and the inner cover is defined as a temperature difference ⁇ T
  • the amount of PM adhering to the inner cover is defined as a PM adhesion amount.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the A / B value and the relative PM adhesion amount. From the figure, it can be seen that the relative PM adhesion amount increases from the time when the value of A / B exceeds 2.1, and the PM adhesion suppression effect decreases. In addition, when the occurrence of a malfunction such as the sensor element coming into contact with the inner cover and damaging the sensor element in the manufacturing process was examined, the occurrence of the malfunction was observed when the A / B value was smaller than 1.4. Become.
  • the relative PM adhesion amount was obtained, and the PM adhesion suppression effect was evaluated.
  • the method for obtaining the relative PM adhesion amount is the same as described above.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the relative distance and the relative PM adhesion amount.
  • the relative distance indicates the ratio of the axial distance from the tip of the sensor element to the reduced diameter step portion of the inner cover with respect to the maximum radial distance C between the tip of the sensor element and the inner cover. Yes. From the figure, the amount of PM adhering increases when the relative distance exceeds 1 (when the axial distance from the tip of the sensor element to the reduced diameter step portion of the inner cover is equal to the maximum distance C). It turns out that the effect which suppresses decreases.
  • the diameter-reduced step portion of the inner cover is defined as C, which is the maximum radial distance between the tip of the sensor element and the inner cover.
  • C the maximum radial distance between the tip of the sensor element and the inner cover.
  • a gas sensor in which the distance between the outer cover and the protective cover at the axial position of the outer introduction hole, the distance between the reduced diameter step portion of the inner cover and the outer cover, and the protruding amount of the outer cover to the front end side with respect to the protective cover are different.
  • the response time, the response time deterioration rate, and the wet area were determined, and the PM adhesion suppression effect, responsiveness, water resistance, and the like were evaluated.
  • the response time when the oxygen concentration of the gas is changed to a predetermined ratio under the condition of the gas flow rate: 2 m / sec, the time until the change of the sensor output value corresponding to the change in the concentration is the response time ( As seconds).
  • a suitable amount of water is injected to a gas sensor, and the area where condensed water adhered on the surface of a sensor element is calculated
  • 10 to 12 are graphs showing the relationship between the radial distance between the outer cover and the protective cover at the axial position of the outer introduction hole, the response time, the response time deterioration rate, and the wet area. From FIG. 10, it can be seen that when the radial distance between the outer cover and the protective cover is 2 mm or less, the response time is shortened and the responsiveness is improved. In addition, it can be seen from FIG. 11 that when the radial distance is 0.5 mm or more, the response time deterioration rate decreases and the PM adhesion suppressing effect increases. In addition, it can be seen from FIG. 12 that when the radial distance is 0.5 mm or more, the wet area is reduced and the water resistance is increased.
  • the radial distance between the outer cover and the protective cover is 0 at the axial position of the outer introduction hole. It is preferably 5 to 2 mm. Furthermore, when considering the ease of assembling the parts, the radial distance between the outer cover and the protective cover is preferably 0.5 mm or more.
  • FIGS. 13 to 15 are graphs showing the relationship between the distance between the reduced diameter step portion of the inner cover and the outer cover, the response time, the response time deterioration rate, and the wet area. From FIG. 13, it can be seen that when the distance between the outer cover and the protective cover exceeds 1.5 mm, the response time becomes long and the responsiveness decreases. Further, FIG. 14 shows that when the above distance is 0.5 mm or more, the response time deterioration rate decreases and the PM adhesion suppressing effect increases. Moreover, from FIG. 15, when said distance exceeds 1.5 mm, it turns out that a to-be-watered area will become large and water resistance will fall.
  • the distance between the reduced diameter step portion of the inner cover and the outer cover is 0.5 to 1.5 mm. It is preferable that Furthermore, when considering the assembling properties of the parts, the distance between the reduced diameter step portion of the inner cover and the outer cover is preferably 0.5 mm or more.
  • FIGS. 16 to 18 are graphs showing the relationship between the amount of protrusion of the outer cover toward the front end side of the outer cover with respect to the protective cover, the response time, the response time deterioration rate, and the wet area. From FIG. 16, it can be seen that when the protrusion amount of the outer cover exceeds 0 mm, the response time is shortened and the responsiveness is improved. In particular, when the protrusion amount exceeds 2 mm, the effect becomes greater. Moreover, FIG. 17 shows that the response time deterioration rate is substantially the same even when the protrusion amount of the outer cover exceeds 0 mm, and the PM adhesion suppressing effect is maintained. Further, FIG. 18 shows that when the protruding amount of the outer cover exceeds 4.5 mm, the water-covered area increases and the water resistance decreases.
  • the outer cover protrude beyond the protective cover.
  • the protrusion amount of the outer cover is 2 mm or more and more preferably 4.5 mm or less.

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Abstract

　ガスセンサ１は、センサ素子２とハウジング１３と素子カバー１４とを備えている。素子カバー１４は、インナカバー３とアウタカバー４とを有する。アウタカバー４は、アウタ導入孔４１とアウタ排出孔４２とを有する。インナカバー３は、インナ導入孔３１とインナ排出孔３２とを有する。アウタカバー４の径方向外側には、先端側が開口した保護カバー５がアウタ導入孔４１を覆うように配設され、アウタカバー４と保護カバー５との間には所定の間隔が設けられている。インナカバー３には、先端側に向かって縮径する縮径段差部３３が設けられている。縮径段差部３３は、軸方向Ｘにおいて、アウタ導入孔４１とインナ導入孔３１との間に位置されている。インナカバー３の内径をＡ、センサ素子２の先端部２１の最大径方向長さをＢとした場合、Ａ／Ｂ≦２．１の関係を満たす。

Description

ガスセンサ
　本発明は、被測定ガス（即ち、測定されるガス）中の特定成分の濃度を検出するためのガスセンサに関する。
　従来、自動車の内燃機関等の排気系に設けられ、被測定ガスである排ガス中の酸素や窒素酸化物等の特定成分の濃度を測定するガスセンサが知られている。
　具体的に、上記ガスセンサは、例えば、被測定ガス中の特定成分の濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を内側に挿通するハウジングと、該ハウジングの先端側に配設された素子カバーとを備える。
　また、上記ガスセンサは、センサ素子の表面に被測定ガスである排ガスが接触するように構成されている。ところが、内燃機関の低温始動時等においては、排ガス中の水蒸気が凝縮して生成する凝縮水が排ガスと共にセンサ素子に向かって飛来し、センサ素子の表面に付着することがある。一方で、センサ素子は、センサ素子の固体電解質体を活性化させるために高温に加熱した状態で使用される。そのため、凝縮水の付着により、センサ素子に大きな熱衝撃が加わり、それによってセンサ素子の損傷を引き起こすことがある。
　上記の問題を解決するために、特許文献１は、センサ素子の先端部を覆うインナカバーと該インナカバーの外側に配設されたアウタカバーとからなる二重構造の素子カバーを備えたガスセンサを開示している。
　具体的に、このガスセンサでは、アウタカバーの外側開口部から導入された排ガス及び凝縮水をアウタカバーとインナカバーとの間の空間において分離する。そして、凝縮水をアウタカバーの排出用開口部から排出し、排ガスのみをインナカバーの内側開口部から導入する。これにより、インナカバー内への凝縮水の侵入を抑制すると共、排ガスを十分に導入することができる。その結果、センサ素子の凝縮水による損傷を防止すると共に、ガスセンサの応答性を十分に確保することができる。
特開２００７－３１６０５１号公報
　しかしながら、上記特許文献１に開示されたガスセンサを粒子状物質（以下、ＰＭという）が発生するディーゼルエンジン等に使用した場合には、排ガスと共に飛来したＰＭがアウタカバーに付着する。また、ＰＭが排ガスと共にアウタカバーの外側開口部から内部に侵入し、インナカバーに付着する。その結果、アウタカバーの外側開口部近傍、インナカバーの内側開口部近傍にＰＭが堆積し、それによって排ガスの導入を妨げ、ガスセンサの応答性を低下させることがある。
　本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、ＰＭの堆積等に起因する応答性の低下を防止することができ、耐被水性、応答性に優れたガスセンサを提供することを目的としている。
　本発明に係るガスセンサは、被測定ガス中の特定成分の濃度を検出するセンサ素子と、
　該センサ素子を内側に挿通するハウジングと、
　該ハウジングの先端側に配設された素子カバーと、を備えたガスセンサであって、
　該素子カバーは、上記センサ素子の先端部を覆うように配設されたインナカバーと、該インナカバーの外側に配設されたアウタカバーとを有し、
　該アウタカバーは、被測定ガスを導入するアウタ導入孔と、該アウタ導入孔よりも先端側に設けられたアウタ排出孔とを有し、
　上記インナカバーは、上記アウタ導入孔よりも基端側に設けられた被測定ガスを導入するインナ導入孔と、該インナ導入孔よりも先端側に設けられたインナ排出孔とを有し、
　上記アウタカバーの径方向外側には、先端側が開口した筒状の保護カバーが上記アウタ導入孔を覆うように配設され、上記アウタカバーと上記保護カバーとの間には所定の間隔が設けられており、
　上記インナカバーには、先端側に向かって縮径する縮径段差部が設けられており、
　該縮径段差部は、軸方向において、上記アウタ導入孔と上記インナ導入孔との間に位置され、
　上記インナカバーの内径をＡ、上記センサ素子の先端部の最大径方向長さをＢとした場合、Ａ／Ｂ≦２．１の関係を満たすことを特徴とする。
　上記ガスセンサにおいて、アウタカバーの径方向外側には、先端側が開口した筒状の保護カバーがアウタ導入孔を覆うように配設されており、アウタカバーと保護カバーとの間には所定の間隔が設けられている。そのため、被測定ガスと共に飛来する凝縮水や粗大なＰＭ（例えば粒径が０．１μｍ以上）が直接的にアウタ導入孔からアウタカバー内（アウタカバーとインナカバーとの間の空間）に侵入すること、粗大なＰＭがアウタ導入孔近傍に堆積することを、アウタ導入孔を覆う保護カバーによって抑制することができる。
　一方、被測定ガスは、保護カバーの開口した先端側から保護カバー内（保護カバーとアウタカバーとの間の空間）に入り込み、アウタ導入孔からアウタカバー内に導入される。これにより、被測定ガスをアウタカバー内に十分に導入することができる。
　また、インナカバーには、先端側に向かって縮径する縮径段差部が設けられており、縮径段差部は、軸方向において、アウタ導入孔とインナ導入孔との間に位置している。そのため、例え凝縮水が被測定ガスと共にアウタ導入孔からアウタカバー内に侵入したとしても、その凝縮水をアウタ導入孔からインナ導入孔までの途中にある縮径段差部に衝突させ、凝縮水がインナ導入孔に到達することを抑制することができる。そして、縮径段差部に衝突させた凝縮水をアウタ排出孔から排出することができる。これにより、凝縮水がインナ導入孔からインナカバー内に侵入することを抑制することができる。
　また、インナカバーの内径をＡ、センサ素子の先端部の最大径方向長さをＢとした場合、Ａ／Ｂ≦２．１の関係を満たしている。つまり、インナカバーの内径Ａをセンサ素子の先端部の最大径方向長さＢの２．１倍以下としており、インナカバーとセンサ素子の先端部との間の距離を適度に小さくしている。そのため、センサ素子の先端部がヒータ等によって加熱された場合に、そのセンサ素子の熱によってインナカバーの温度を十分に高めることができる。これにより、例え微小なＰＭ（例えば粒径が０．１μｍ未満）が被測定ガスと共にアウタ導入孔からアウタカバー内に侵入したとしても、その微小なＰＭがインナカバーに付着することを抑制することができる。
　すなわち、これは熱泳動という現象を利用したものである。ここで、熱泳動とは、温度差のある空間に微小な粒子が存在する場合、高温側から受けるエネルギーが低温側から受けるエネルギーよりも大きくなるため、粒子が高温側から低温側に移動する（低温側から高温側に移動しにくくなる）現象をいう。具体的に説明すると、インナカバーとセンサ素子の先端部との間の距離を小さくし、センサ素子の熱によってインナカバーの温度を被測定ガスの温度よりも高くすることにより、被測定ガスと共にアウタカバー内に侵入した微小なＰＭが被測定ガス側（低温側）からインナカバー側（高温側）に移動しにくくなるように、つまりインナカバーに付着しないようにすることができる。これにより、微小なＰＭがインナカバーに付着し、インナ導入孔近傍に堆積することを抑制することができる。
　また、アウタカバー内に侵入した微小なＰＭは、インナカバーに付着することなく、アウタ排出孔から排出される。また、微小なＰＭが被測定ガスと共にインナ導入孔からインナカバー内に侵入しても、上述した熱泳動の現象によってインナカバーに付着することはなく、最終的に被測定ガスと共にインナ排出孔から排出される。
　一方、アウタカバー内に導入された被測定ガスは、アウタカバーとインナカバーとの間の空間を通ってインナ導入孔からインナカバー内に導入される。これにより、被測定ガスをインナカバー内に十分に導入することができる。
　このように、上記ガスセンサは、アウタ導入孔近傍やインナ導入孔近傍へのＰＭの堆積等を抑制することができるため、ＰＭの堆積等によるガスセンサの応答性の低下を防止することができる。また、素子カバー（アウタカバー、インナカバー）内への凝縮水の侵入を抑制することができるため、センサ素子の凝縮水による損傷を防止することができ、耐被水性を向上させることができる。また、被測定ガスを素子カバー（アウタカバー、インナカバー）内へ十分に導入することができるため、ガスセンサの応答性を十分に確保することができる。
　以上により、ＰＭの堆積等に起因する応答性の低下を防止することができ、耐被水性、応答性に優れたガスセンサを提供することができる。
実施例１に係るガスセンサの全体構造を示す概略的断面図。 実施例１に係るガスセンサの先端部分を示す拡大断面図。 図２のIII－III線矢視断面図。 実施例１の変形例に係るガスセンサの先端部分を示す拡大断面図。 実施例１の他の変形例に係るガスセンサの先端部分を示す拡大断面図。 実施例２に係るガスセンサの先端部分を示す拡大断面図。 実施例３に係るガスセンサの先端部分を示す拡大断面図。 実験により求められた、Ａ／Ｂの値と相対ＰＭ付着量との関係を示すグラフ。 実験により求められた、相対距離と相対ＰＭ付着量との関係を示すグラフ。 実験により求められた、アウタカバーと保護カバーとの間の距離と応答時間との関係を示すグラフ。 実験により求められた、アウタカバーと保護カバーとの間の距離と応答時間劣化率との関係を示すグラフ。 実験により求められた、アウタカバーと保護カバーとの間の距離と被水面積との関係を示すグラフ。 実験により求められた、インナカバーの縮径段差部とアウタカバーとの間の距離と応答時間との関係を示すグラフ。 実験により求められた、インナカバーの縮径段差部とアウタカバーとの間の距離と応答時間劣化率との関係を示すグラフ。 実験により求められた、インナカバーの縮径段差部とアウタカバーとの間の距離と被水面積との関係を示すグラフ。 実験により求められた、アウタカバーの突出量と応答時間との関係を示すグラフ。 実験により求められた、アウタカバーの突出量と応答時間劣化率との関係を示すグラフ。 実験により求められた、アウタカバーの突出量と被水面積との関係を示すグラフ。
　上記ガスセンサにおいて、上記保護カバーは上記アウタカバーの上記アウタ導入孔を完全に覆うように配設されており、アウタカバーと保護カバーとの間には所定の間隔が設けられている。したがって、ガスセンサを径方向外側から見た場合、アウタ導入孔は、保護カバーによって隠れて見えない状態となっている。
　また、上記インナカバーの内径Ａ及び上記センサ素子の先端部の最大径方向長さＢは、インナカバーとセンサ素子の先端部が径方向において対向している領域におけるインナカバーの内径及びセンサ素子の先端部の最大径方向長さである。
　また、上記インナカバーの内径Ａと上記センサ素子の先端部の最大径方向長さＢとの関係がＡ／Ｂ＞２．１の場合には、センサ素子の熱によってインナカバーの温度を高める効果を十分に得ることができないおそれがある。
　また、上記インナカバーの内径Ａと上記センサ素子の先端部の最大径方向長さＢとの関係をＡ／Ｂ≦２．１とし、センサ素子の熱によってインナカバーの温度を高める場合、インナカバーの温度は、被測定ガスの温度（具体的には素子カバー内に導入された被測定ガスの温度）よりも高くなるようにする。インナカバーの温度は、例えば、被測定ガスの温度よりも５０℃以上高いことが望ましい。
　また、上記インナカバーの内径Ａと上記センサ素子の先端部の最大径方向長さＢとは、Ａ／Ｂ≧１．４の関係を満たすことが望ましい。例えば、Ａ／Ｂ＜１．４の場合には、製造工程において、センサ素子がインナカバーに接触し、センサ素子が損傷するおそれがある。
　また、上記インナカバーの内径Ａは、例えば、６．５～７．５ｍｍとすることができる。また、上記センサ素子の先端部の最大径方向長さＢは、例えば、３．７～４．５ｍｍとすることができる。
　また、上記インナカバーの上記縮径段差部は、上記センサ素子の先端部と上記インナカバーとの間の径方向の最大距離をＣとした場合、その少なくとも一部が上記センサ素子の先端から軸方向に最大距離Ｃだけ離れた位置よりも基端側に設けられている構成とすることができる。
　この場合には、インナカバーにおける縮径段差部よりも先端側部分の体積を小さくすることが可能となり、センサ素子の熱によってインナカバー内の空間を効率よく暖めることができる。これにより、センサ素子からの距離が遠いインナカバーの先端側部分についても、その温度を十分に高めることができ、ＰＭがインナカバーに付着することを十分に抑制することができる。
　なお、上記最大距離Ｃは、例えば、１．２～２．９ｍｍとすることができる。
　また、上記アウタカバーと上記保護カバーとの間の径方向距離は、上記アウタ導入孔の軸方向位置において、０．５～２ｍｍであることが望ましい。
　この場合には、アウタカバーと保護カバーとの間の被測定ガスの流れを十分に確保することができ、被測定ガスをアウタ導入孔からアウタカバー内に十分に導入することができる。また、保護カバーによって凝縮水や粗大なＰＭがアウタ導入孔からアウタカバー内に侵入することを十分に抑制することができる。
　また、上記アウタカバーと上記保護カバーとの間の径方向距離が０．５ｍｍ未満の場合には、アウタカバーや保護カバーに堆積したＰＭによってガスセンサの応答性が低下するおそれがある。また、２ｍｍを超える場合には、保護カバーによって凝縮水や粗大なＰＭがアウタ導入孔からアウタカバー内に侵入することを十分に抑制することができないおそれがある。
　また、上記インナカバーの上記縮径段差部と上記アウタカバーとの間の距離は、０．５～１．５ｍｍであることが望ましい。
　この場合には、インナカバーの縮径段差部とアウタカバーとの間の被測定ガスの流れを十分に確保することができる。また、アウタカバー内に侵入した凝縮水をインナカバーの縮径段差部に衝突させやすくすることができる。
　また、上記インナカバーの上記縮径段差部と上記アウタカバーとの間の距離が０．５ｍｍ未満の場合には、インナカバーの縮径段差部とアウタカバーとの間に堆積したＰＭによってガスセンサの応答性が低下するおそれがある。また、１．５ｍｍを超える場合には、アウタカバー内に侵入した凝縮水がインナカバーの縮径段差部に衝突せずにインナ導入孔に到達するおそれがある。
　また、上記インナ導入孔の径は、例えば、１．５ｍｍ以下とすることができる。
　この場合には、アウタカバー内に侵入した凝縮水がインナ導入孔からインナカバー内に侵入することを防止することができる。
　また、上記アウタカバーは、上記保護カバーよりも先端側に突出している構成とすることができる。
　この場合には、被測定ガスがアウタカバーに接触した後、アウタカバーと保護カバーとの間の空間に入り込むようにすることができる。これにより、被測定ガスをアウタ導入孔からアウタカバー内に十分に導入することができる。
　なお、上記アウタカバーは、上記の効果を十分に得るために、保護カバーよりも軸方向の先端側に２ｍｍ以上突出していることが望ましい。また、耐被水性を十分に確保するためには、アウタカバーの突出量を４．５ｍｍ以下とすることが望ましい。
　また、上記アウタ排出孔は、上記アウタカバーの先端部に設けられている構成とすることができる。
　この場合には、アウタカバー内に侵入した凝縮水がアウタ排出孔から排出されやすくなる。これにより、耐被水性を向上させることができる。
　また、上記インナ排出孔は、上記インナカバーの先端部に設けられている構成とすることができる。
　この場合には、インナカバー内に導入された被測定ガスがインナ排出孔から排出されることでインナ排出孔付近に負圧が発生し、被測定ガスをインナ導入孔からインナカバー内に導入しやすくなる。これにより、ガスセンサの応答性を向上させることができる。
　また、上記インナカバーの先端面は、応答性を高めるために、上記アウタカバーの先端面よりも先端側に配置されていてもよし、耐被水性を高めるために、上記アウタカバーの先端面よりも基端側に配置されていてもよい。また、応答性及び耐被水性をバランスよく得るために、上記インナカバーの先端面と上記アウタカバーの先端面とが互いに略同一平面上に配置されていてもよい。
　また、上記インナカバーの内表面は、上記センサ素子の熱による上記インナカバーの温度上昇を促進するために、例えば輻射率０．４～０．８の範囲で黒色化処理が施されていてもよい。
　また、上記インナカバー、上記アウタカバー及び上記保護カバーの表面は、ＰＭの付着、堆積を抑制し、被測定ガスの流れを良好なものとするために、例えば平滑化処理が施されていてもよい。
（実施例１）
　本例のガスセンサ１は、図１～図３に示すごとく、被測定ガス（即ち、測定されるガス）中の特定成分の濃度を検出するセンサ素子２と、センサ素子２を内側に挿通するハウジング１３と、ハウジング１３の先端側に配設された素子カバー１４とを備えている。
　素子カバー１４は、センサ素子２の先端部２１を覆うように配設されたインナカバー３と、インナカバー３の外側に配設されたアウタカバー４とを有する。アウタカバー４は、被測定ガスを導入するアウタ導入孔４１と、アウタ導入孔４１よりも先端側に設けられたアウタ排出孔４２とを有する。インナカバー３は、アウタ導入孔４１よりも基端側に設けられた被測定ガスを導入するインナ導入孔３１と、インナ導入孔３１よりも先端側に設けられたインナ排出孔３２とを有する。
　同図に示すごとく、アウタカバー４の径方向外側には、先端側が開口した筒状の保護カバー５がアウタ導入孔４１を覆うように配設され、アウタカバー４と保護カバー５との間には所定の間隔が設けられている。
　インナカバー３には、先端側に向かって外径が小さくなる縮径段差部（テーパ部）３３が設けられている。縮径段差部３３は、ガスセンサ１の軸方向Ｘにおいて、アウタ導入孔４１とインナ導入孔３１との間に位置されている。また、インナカバー３の内径をＡ、センサ素子２の先端部２１の最大径をＢとした場合、Ａ／Ｂ≦２．１の関係を満たす。
　以下、本例のガスセンサ１の構成を詳説する。
　図１に示すごとく、本例において、「先端側」とは、ガスセンサ１の軸方向Ｘの一方側であり、ガスセンサ１が被測定ガスに晒される側をいう。また、「基端側」とは、その反対側をいう。
　ガスセンサ１において、板状のセンサ素子２は、第１絶縁碍子１１の内側に挿通して保持されている。センサ素子２の先端部２１には、ヒータ（図示略）が内蔵されている。また、第１絶縁碍子１１は、ハウジング１３の内側に保持されている。
　同図に示すごとく、ハウジング１３の基端側には、センサ素子２の基端部２２を覆うように基端側カバー１５が固定されている。基端側カバー１５には、大気を導入する通気孔１５１が設けられている。また、基端側カバー１５の基端側開口部は、ゴムブッシュからなる封止部材１６によって閉塞されている。封止部材１６には、外部に接続される複数のリード部材１７が貫通配置されている。
　同図に示すごとく、基端側カバー１５の内部において、第１絶縁碍子１１の基端側には、センサ素子２の基端部２２を保持する第２絶縁碍子１２が配設されている。第２絶縁碍子１２には、リード部材１７に接続された金属端子１８が配設されている。金属端子１８は、センサ素子２の電極端子に接触して電気的な導通を図っている。また、第２絶縁碍子１２は、バネ部材１９によって押圧保持されている。
　同図に示すごとく、ハウジング１３の先端側には、素子カバー１４が配設されている。素子カバー１４は、センサ素子２の先端部２１を覆うように配設された有底円筒状のインナカバー３と、インナカバー３の外側に配設された有底円筒状のアウタカバー４とを有する。インナカバー３は、ハウジング１３の先端側に固定されている。また、アウタカバー４は、後述する保護カバー５に固定されている。
　図２に示すごとく、アウタカバー４の側壁には、被測定ガスをアウタカバー４内に導入する複数のアウタ導入孔４１が設けられている。また、アウタカバー４の側壁において、アウタ導入孔４１よりも基端側には、先端側に向かって縮径するテーパ状のアウタ縮径部４３が設けられている。また、アウタカバー４の側壁において、アウタ縮径部４３よりも基端側であって軸方向Ｘに略同径のアウタ基端部４４は、後述する保護カバー５の内側面に固定されている。
　アウタカバー４の先端部には、アウタ排出孔４２が設けられている。アウタ排出孔４２は、アウタ導入孔４１よりも先端側に設けられている。
　同図に示すごとく、インナカバー３の側壁には、被測定ガスをインナカバー３内に導入する複数のインナ導入孔３１が設けられている。インナ導入孔３１の径は、１．５ｍｍ以下である。また、インナカバー３の側壁において、インナ導入孔３１よりも先端側には、先端側に向かって縮径するテーパ状の縮径段差部３３が設けられている。
　インナカバー３の先端部には、インナ排出孔３２が設けられている。インナ排出孔３２は、インナ導入孔３１よりも先端側に設けられている。また、インナカバー３の先端面３００とアウタカバー４の先端面４００とは、互いに略同一平面上に配置されている。
　また、図３に示すごとく、インナカバー３の内径をＡ、センサ素子２の先端部２１の最大径をＢとした場合、Ａ／Ｂ≦２．１の関係を満たす。また、本例では、Ａ／Ｂ≧１．４の関係を満たす。すなわち、インナカバー３の内径Ａは、センサ素子２の先端部２１の最大径方向長さＢの１．４～２．１倍である。本例において、センサ素子２の先端部２１の最大径方向長さＢは、センサ素子２の先端部２１の軸方向Ｘに垂直な断面における対角線の長さである。なお、図３は、センサ素子２及びインナカバー３のみを図示したものである。
　また、図２に示すごとく、縮径段差部３３は、軸方向Ｘにおいて、アウタ導入孔４１とインナ導入孔３１との間に位置されている。また、縮径段差部３３は、センサ素子２の先端部２１とインナカバー３との間の径方向の最大距離をＣ（図３）とした場合、センサ素子２の先端から軸方向Ｘに最大距離Ｃだけ離れた位置よりも基端側に設けられている。本例において、最大距離Ｃは、図３に示すごとく、センサ素子２の主面２０１、２０２とインナカバー３の内側面３０１との間の最大距離である。
　また、インナカバー３の縮径段差部３３とアウタカバー４との間の距離Ｅは、０．５～１．５ｍｍである。
　図２に示すごとく、アウタカバー４の径方向外側には、円筒状の保護カバー５がアウタ導入孔４１を覆うように配設され、アウタカバー４と保護カバー５との間には所定の間隔が設けられている。本例において、保護カバー５は、アウタ導入孔４１を径方向外側から完全に覆っている。したがって、ガスセンサ１を径方向外側から見た場合、アウタ導入孔４１は、保護カバー５によって隠れて見えない状態となっている。また、保護カバー５は、アウタカバー４よりも基端側に延びて形成されており、インナカバー３と共にハウジング１３の先端側に固定されている。また、保護カバー５は、アウタカバー４との間において、先端側に開口した先端側開口部５１を有する。保護カバー５の内側面には、アウタカバー４のアウタ基端部４４が固定されている。
　同図に示すごとく、アウタカバー４と保護カバー５との間の径方向距離Ｄは、アウタ導入孔４１の軸方向位置において、０．５～２ｍｍである。
　また、アウタカバー４は、保護カバー５よりも先端側に突出している。また、アウタカバー４は、アウタ導入孔４１が形成されており、アウタ縮径部４３よりも先端側であって軸方向Ｘに略同径のアウタ同径部４５を有する。このアウタ同径部４５は、保護カバー５よりも先端側に１ｍｍ以上突出している。
　次に、本例のガスセンサ１における作用効果について説明する。
　本例のガスセンサ１において、アウタカバー４の径方向外側には、先端側が開口した筒状の保護カバー５がアウタ導入孔４１を覆うように配設されており、アウタカバー４と保護カバー５との間には所定の間隔が設けられている。そのため、被測定ガスと共に飛来する凝縮水、粗大なＰＭ（例えば粒径が０．１μｍ以上）が直接的にアウタ導入孔４１からアウタカバー４内（アウタカバー４とインナカバー３との間の空間）に侵入すること、粗大なＰＭがアウタ導入孔４１近傍に堆積することを、アウタ導入孔４１を覆う保護カバー５によって抑制することができる。
　一方、被測定ガスは、保護カバー５の開口した先端側から保護カバー５内（保護カバー５とアウタカバー４との間の空間）に入り込み、アウタ導入孔４１からアウタカバー４内に導入される。これにより、被測定ガスをアウタカバー４内に十分に導入することができる。
　また、インナカバー３には、先端側に向かって縮径する縮径段差部３３が設けられており、縮径段差部３３は、軸方向Ｘにおいて、アウタ導入孔４１とインナ導入孔３１との間に位置している。そのため、例え凝縮水が被測定ガスと共にアウタ導入孔４１からアウタカバー４内に侵入したとしても、その凝縮水をアウタ導入孔４１からインナ導入孔３１までの途中にある縮径段差部３３に衝突させ、凝縮水がインナ導入孔３１に到達することを抑制することができる。そして、縮径段差部３３に衝突させた凝縮水をアウタ排出孔４２から排出することができる。これにより、凝縮水がインナ導入孔３１からインナカバー３内に侵入することを抑制することができる。
　また、インナカバー３の内径をＡ、センサ素子２の先端部２１の最大径方向長さをＢとした場合、Ａ／Ｂ≦２．１の関係を満たしている。つまり、インナカバーの内径Ａをセンサ素子２の先端部２１の最大径方向長さＢの２．１倍以下としており、インナカバー３とセンサ素子２の先端部２１との間の距離を適度に小さくしている。そのため、センサ素子２の先端部２１がヒータ等によって加熱された場合に、そのセンサ素子２の熱によってインナカバー３の温度を十分に高めることができる。これにより、例え微小なＰＭ（例えば粒径が０．１μｍ未満）が被測定ガスと共にアウタ導入孔４１からアウタカバー４内に侵入したとしても、その微小なＰＭがインナカバー３に付着することを抑制することができる。
　すなわち、これは熱泳動という現象を利用したものである。ここで、熱泳動とは、温度差のある空間に微小な粒子が存在する場合、高温側から受けるエネルギーが低温側から受けるエネルギーよりも大きくなるため、粒子が高温側から低温側に移動する（低温側から高温側に移動しにくくなる）現象をいう。具体的に説明すると、インナカバー３とセンサ素子２の先端部２１との間の距離を小さくし、センサ素子２の熱によってインナカバー３の温度を被測定ガスの温度よりも高くする。本例では、インナカバー３の温度が素子カバー１４（アウタカバー４、インナカバー３）内に導入された被測定ガスの温度よりも５０℃以上高くなるようにする。これにより、被測定ガスと共にアウタカバー４内に侵入した微小なＰＭが被測定ガス側（低温側）からインナカバー３側（高温側）に移動しにくくなるように、つまりインナカバー３に付着しないようにすることができる。その結果、微小なＰＭがインナカバー３に付着し、インナ導入孔３１近傍に堆積することを抑制することができる。
　また、アウタカバー４内に侵入した微小なＰＭは、インナカバー３に付着することなく、アウタ排出孔４２から排出される。また、微小なＰＭが被測定ガスと共にインナ導入孔３１からインナカバー３内に侵入しても、上述した熱泳動の現象によってインナカバー３に付着することはなく、最終的に被測定ガスと共にインナ排出孔３２から排出される。
　一方、アウタカバー４内に導入された被測定ガスは、アウタカバー４とインナカバー３との間の空間を通ってインナ導入孔３１からインナカバー３内に導入される。これにより、被測定ガスをインナカバー３内に十分に導入することができる。
　このように、本例のガスセンサ１は、アウタ導入孔４１近傍やインナ導入孔３１近傍へのＰＭの堆積等を抑制することができるため、ＰＭの堆積等によるガスセンサ１の応答性の低下を防止することができる。また、素子カバー１４（アウタカバー４、インナカバー３）内への凝縮水の侵入を抑制することができるため、センサ素子２の凝縮水による損傷を防止することができ、耐被水性を向上させることができる。また、被測定ガスを素子カバー１４（アウタカバー４、インナカバー３）内へ十分に導入することができるため、ガスセンサ１の応答性を十分に確保することができる。
　また、本例において、インナカバー３の内径Ａとセンサ素子２の先端部２１の最大径方向長さＢとは、Ａ／Ｂ≧１．４の関係を満たす。そのため、製造工程において、センサ素子２がインナカバー３に接触し、センサ素子２が損傷することを防止することができる。
　また、インナカバー３の縮径段差部３３は、センサ素子２の先端部２１とインナカバー３との間の径方向の最大距離をＣとした場合、センサ素子２の先端から軸方向Ｘに最大距離Ｃだけ離れた位置よりも基端側に設けられている。そのため、インナカバー３における縮径段差部３３よりも先端側部分の体積を小さくすることが可能となり、センサ素子２の熱によってインナカバー３内の空間を効率よく暖めることができる。これにより、センサ素子２からの距離が遠いインナカバー３の先端側部分についても、その温度を十分に高めることができ、ＰＭがインナカバー３に付着することを十分に抑制することができる。
　また、アウタカバー４と保護カバー５との間の径方向距離Ｄは、アウタ導入孔４１の軸方向位置において、０．５～２ｍｍである。これにより、アウタカバー４と保護カバー５との間の被測定ガスの流れを十分に確保することができ、被測定ガスをアウタ導入孔４１からアウタカバー４内に十分に導入することができる。また、保護カバー５によって凝縮水や粗大なＰＭがアウタ導入孔４１からアウタカバー４内に侵入することを十分に抑制することができる。
　また、インナカバー３の縮径段差部３３とアウタカバー４との間の距離Ｅは、０．５～１．５ｍｍである。これにより、インナカバー３の縮径段差部３３とアウタカバー４との間の被測定ガスの流れを十分に確保することができる。また、アウタカバー４内に侵入した凝縮水をインナカバー３の縮径段差部３３に衝突させやすくすることができる。
　また、インナ導入孔３１の径は、１．５ｍｍ以下である。これにより、アウタカバー４内に侵入した凝縮水がインナ導入孔３１からインナカバー３内に侵入することを防止することができる。
　また、アウタカバー４は、保護カバー５よりも先端側に突出している。そのため、被測定ガスがアウタカバー４（アウタカバー４のアウタ同径部４５）に接触した後、アウタカバー４と保護カバー５との間の空間に入り込むようにすることができる。これにより、被測定ガスをアウタ導入孔４１からアウタカバー４内に十分に導入することができる。
　また、アウタ排出孔４２は、アウタカバー４の先端部に設けられている。そのため、アウタカバー４内に侵入した凝縮水がアウタ排出孔４２から排出されやすくなる。これにより、耐被水性を向上させることができる。
　また、インナ排出孔３２は、インナカバー３の先端部に設けられている。そのため、インナカバー３内に導入された被測定ガスがインナ排出孔３２から排出されることでインナ排出孔３２付近に負圧が発生し、被測定ガスをインナ導入孔３１からインナカバー３内に導入しやすくなる。これにより、ガスセンサ１の応答性を向上させることができる。
　以上により、本例によれば、ＰＭの堆積等に起因する応答性の低下を防止することができ、耐被水性、応答性に優れたガスセンサ１を提供することができる。
　なお、本例では、応答性及び耐被水性をバランスよく得るために、図１、図２に示すごとく、インナカバー３の先端面３００とアウタカバー４の先端面４００とが互いに略同一平面上に配置されている。
　しかし、耐被水性を高めるために、図４に示すごとく、インナカバー３の先端面３００をアウタカバー４の先端面４００よりも基端側に配置してもよい。また、応答性を高めるために、図５に示すごとく、インナカバー３の先端面３００をアウタカバー４の先端面４００よりも先端側に配置してもよい。
（実施例２）
　本例は、図６に示すごとく、アウタカバー４及び保護カバー５の構成を変更した例である。
　本例において、同図に示すごとく、アウタカバー４は、保護カバー５よりも基端側に延びて形成されており、インナカバー３と共にハウジング１３の先端側に固定されている。また、アウタカバー４の側壁において、アウタ縮径部４３よりも基端側の固定部４６には、保護カバー５が固定されている。
　その他の基本的な構成及び作用効果は、実施例１と同様である。
（実施例３）
　本例は、図７に示すごとく、保護カバー５の構成を変更した例である。
　本例において、同図に示すごとく、保護カバー５の先端部には、径方向内側に向かって突出してなる突出部５２が設けられている。また、保護カバー５は、突出部５２とアウタカバー４との間において、先端側に開口した先端側開口部５１を有する。
　その他の基本的な構成及び作用効果は、実施例２と同様である。
（実験）
　本実験は、ガスセンサについて各種評価を行ったものである。
　本実験では、Ａ／Ｂの値（Ａ：インナカバーの内径、Ｂ：センサ素子の先端部の最大径方向長さ）が異なるガスセンサについて、相対PM付着量を求め、ＰＭ付着抑制効果の評価を行った。
　ＰＭ付着抑制効果の評価は、まず、ガスセンサを模擬した試験体において、被測定ガスの温度とインナカバーとの温度差を温度差ΔＴ、インナカバーに付着するＰＭの量をＰＭ付着量とし、シミュレーションによって温度差ΔＴ（℃）と相対ＰＭ付着量（％）との関係を求める。ここで、相対ＰＭ付着量（％）は、相対ＰＭ付着量＝（（温度差ΔＴ＝ｘ℃（ｘ≠０）の時のＰＭ付着量）／（温度差ΔＴ＝０℃の時のＰＭ付着量））×１００の式を用いて求める。次いで、Ａ／Ｂの値が異なるガスセンサにおいて、Ａ／Ｂの値に応じた温度差ΔＴ（℃）を求め、これを用いてＡ／Ｂの値と相対PM付着量（％）との関係を求める。
　上記の評価結果について説明する。
　図８は、Ａ／Ｂの値と相対PM付着量との関係を示したグラフである。
　同図から、Ａ／Ｂの値が２．１を超えたあたりから相対PM付着量が高くなり、ＰＭ付着抑制効果が低下することがわかる。
　また、製造工程においてセンサ素子がインナカバーに接触してセンサ素子が損傷する等の不具合の発生を調べたところ、Ａ／Ｂの値が１．４よりも小さくなると不具合の発生が見られるようになる。
　以上の結果からわかるように、ガスセンサにおいて、インナカバーの内径Ａとセンサ素子の先端部の最大径方向長さＢとがＡ／Ｂ≦２．１の関係を満たすことにより、ＰＭ付着抑制効果を十分に発揮することができる。
　また、部品の組み付け性を考慮した場合、Ａ／Ｂ≧１．４の関係を満たすことが好ましい。
　次に、センサ素子の先端からインナカバーの縮径段差部までの軸方向の距離が異なるガスセンサについて、相対ＰＭ付着量を求め、ＰＭ付着抑制効果の評価を行った。相対PM付着量を求め方は、上記と同様である。
　上記の評価結果について説明する。
　図９は、相対距離と相対ＰＭ付着量との関係を示したグラフである。ここで、相対距離とは、センサ素子の先端部とインナカバーとの間の径方向の最大距離Ｃに対するセンサ素子の先端からインナカバーの縮径段差部までの軸方向の距離の割合を示している。
　同図から、相対距離が１（センサ素子の先端からインナカバーの縮径段差部までの軸方向の距離が最大距離Ｃと等しい場合）を超えたあたりからＰＭ付着量が多くなり、ＰＭの付着を抑制する効果が低下することがわかる。
　以上の結果からわかるように、ガスセンサにおいて、ＰＭ付着抑制効果を考慮した場合、インナカバーの縮径段差部は、センサ素子の先端部とインナカバーとの間の径方向の最大距離をＣとした場合、その少なくとも一部がセンサ素子の先端から軸方向に最大距離Ｃだけ離れた位置よりも基端側に設けられていることが好ましい。
　次に、アウタ導入孔の軸方向位置におけるアウタカバーと保護カバーとの間の距離、インナカバーの縮径段差部とアウタカバーとの間の距離、保護カバーに対するアウタカバーの先端側への突出量が異なるガスセンサについて、応答時間、応答時間劣化率、被水面積を求め、ＰＭ付着抑制効果、応答性、耐被水性等の評価を行った。
　応答時間については、ガス流速：２ｍ／秒の条件において、ガスの酸素濃度を所定の割合に変化させた場合に、この濃度変化に応じたセンサ出力値の変化が生じるまでの時間を応答時間（秒）として求める。
　応答時間劣化率については、所定サイクルのＰＭ付着試験を行った後、応答時間を求める。応答時間は、上記と同様の方法で求める。ＰＭ付着試験は、ＰＭが大量に発生する条件（例えば、エンジン低回転、高負荷）で行う。そして、応答時間劣化率＝（初期の応答時間）／（ＰＭ付着試験後の応答時間）の式を用いて、応答時間劣化率を求める。
　被水面積については、ガスセンサに水を適量噴射し、センサ素子の表面において凝縮水が付着した面積を被水面積（ｍｍ２）として求める。
　上記の各評価結果について説明する。
　図１０～図１２は、アウタ導入孔の軸方向位置におけるアウタカバーと保護カバーとの間の径方向距離と、応答時間、応答時間劣化率及び被水面積との関係を示したグラフである。
　図１０から、アウタカバーと保護カバーとの間の径方向距離が２ｍｍ以下になると応答時間が短くなり、応答性が良くなることがわかる。また、図１１から、上記の径方向距離が０．５ｍｍ以上になると応答時間劣化率が小さくなり、ＰＭ付着抑制効果が高くなることがわかる。また、図１２から、上記の径方向距離が０．５ｍｍ以上になると被水面積が小さくなり、耐被水性が高くなることがわかる。
　以上の結果からわかるように、ガスセンサにおいて、ＰＭ付着抑制効果、耐被水性、応答性を考慮した場合、アウタカバーと保護カバーとの間の径方向距離は、アウタ導入孔の軸方向位置において、０．５～２ｍｍであることが好ましい。
　さらに、部品の組み付け性を考慮した場合、アウタカバーと保護カバーとの間の径方向距離は、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。
　また、図１３～図１５は、インナカバーの縮径段差部とアウタカバーとの間の距離と、応答時間、応答時間劣化率及び被水面積との関係を示したグラフである。
　図１３から、アウタカバーと保護カバーとの間の距離が１．５ｍｍを超えると応答時間が長くなり、応答性が低下することがわかる。また、図１４から、上記の距離が０．５ｍｍ以上になると応答時間劣化率が小さくなり、ＰＭ付着抑制効果が高くなることがわかる。また、図１５から、上記の距離が１．５ｍｍを超えると被水面積が大きくなり、耐被水性が低下することがわかる。
　以上の結果からわかるように、ガスセンサにおいて、ＰＭ付着抑制効果、耐被水性、応答性を考慮した場合、インナカバーの縮径段差部とアウタカバーとの間の距離は、０．５～１．５ｍｍであることが好ましい。
　さらに、部品の組み付け性を考慮した場合、インナカバーの縮径段差部とアウタカバーとの間の距離は、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。
　また、図１６～図１８は、保護カバーに対するアウタカバーの先端側への突出量と、応答時間、応答時間劣化率及び被水面積との関係を示したグラフである。
　図１６から、アウタカバーの突出量が０ｍｍを超えると、応答時間が短くなり、応答性が良くなることがわかる。特に、その突出量が２ｍｍを超えると効果がより大きくなる。また、図１７から、アウタカバーの突出量が０ｍｍを超えても応答時間劣化率はほぼ同じであり、ＰＭ付着抑制効果が維持されることがわかる。また、図１８から、アウタカバーの突出量が４．５ｍｍを超えると被水面積が大きくなり、耐被水性が低下することがわかる。
　以上の結果からわかるように、ガスセンサにおいて、ＰＭ付着抑制効果、耐被水性、応答性を考慮した場合、アウタカバーは、保護カバーよりも先端側に突出していることが好ましい。また、アウタカバーの突出量は、２ｍｍ以上であって、４．５ｍｍ以下であることがより好ましい。
　１　ガスセンサ
　１３　ハウジング
　１４　素子カバー
　２　センサ素子
　２１　先端部（センサ素子の先端部）
　３　インナカバー
　３１　インナ導入孔
　３２　インナ排出孔
　３３　縮径段差部
　４　アウタカバー
　４１　アウタ導入孔
　４２　アウタ排出孔
　５　保護カバー

Claims (7)

  1. 　被測定ガス中の特定成分の濃度を検出するセンサ素子（２）と、
    　該センサ素子（２）を内側に挿通するハウジング（１３）と、
    　該ハウジング（１３）の先端側に配設された素子カバー（１４）と、を備えたガスセンサ（１）であって、
    　該素子カバー（１４）は、上記センサ素子（２）の先端部（２１）を覆うように配設されたインナカバー（３）と、該インナカバー（３）の外側に配設されたアウタカバー（４）とを有し、
    　該アウタカバー（４）は、被測定ガスを導入するアウタ導入孔（４１）と、該アウタ導入孔（４１）よりも先端側に設けられたアウタ排出孔（４２）とを有し、
    　上記インナカバー（３）は、上記アウタ導入孔（４１）よりも基端側に設けられた被測定ガスを導入するインナ導入孔（３１）と、該インナ導入孔（３１）よりも先端側に設けられたインナ排出孔（３２）とを有し、
    　上記アウタカバー（４）の径方向外側には、先端側が開口した筒状の保護カバー（５）が上記アウタ導入孔（４１）を覆うように配設され、上記アウタカバー（４）と上記保護カバー（５）との間には所定の間隔が設けられており、
    　上記インナカバー（３）には、先端側に向かって縮径する縮径段差部（３３）が設けられており、
    　該縮径段差部（３３）は、軸方向において、上記アウタ導入孔（４１）と上記インナ導入孔（３１）との間に位置され、
    　上記インナカバー（３）の内径をＡ、上記センサ素子（２）の先端部（２１）の最大径方向長さをＢとした場合、Ａ／Ｂ≦２．１の関係を満たすことを特徴とするガスセンサ（１）。
  2. 　請求項１に記載のガスセンサ（１）において、上記インナカバー（３）の上記縮径段差部（３３）は、上記センサ素子（２）の先端部（２１）と上記インナカバー（３）との間の径方向の最大距離をＣとした場合、その少なくとも一部が上記センサ素子（２）の先端から軸方向に最大距離Ｃだけ離れた位置よりも基端側に設けられていることを特徴とするガスセンサ（１）。
  3. 　請求項１又は２に記載のガスセンサ（１）において、上記アウタカバー（４）と上記保護カバー（５）との間の径方向距離は、上記アウタ導入孔（４１）の軸方向位置において、０．５～２ｍｍであることを特徴とするガスセンサ（１）。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載のガスセンサ（１）において、上記インナカバー（３）の縮径段差部（３３）と上記アウタカバー（４）との間の距離は、０．５～１．５ｍｍであることを特徴とするガスセンサ（１）。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のガスセンサ（１）において、上記アウタカバー（４）は、上記保護カバー（５）よりも先端側に突出していることを特徴とするガスセンサ（１）。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載のガスセンサ（１）において、上記アウタ排出孔（４２）は、上記アウタカバー（４）の先端部に設けられていることを特徴とするガスセンサ（１）。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載のガスセンサ（１）において、上記インナ排出孔（３２）は、上記インナカバー（３）の先端部に設けられていることを特徴とするガスセンサ（１）。
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