CN112611837A - 气体传感器 - Google Patents

气体传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN112611837A
CN112611837A CN202011030936.0A CN202011030936A CN112611837A CN 112611837 A CN112611837 A CN 112611837A CN 202011030936 A CN202011030936 A CN 202011030936A CN 112611837 A CN112611837 A CN 112611837A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
sensor element
protective cover
outlet
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
CN202011030936.0A
Other languages
English (en)
Inventor
高桥史哉
大森丈史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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 NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Publication of CN112611837A publication Critical patent/CN112611837A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • 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
    • 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
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
    • G01N27/419—Measuring voltages or currents with a combination of oxygen pumping cells and oxygen concentration cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0011—Sample conditioning
    • G01N33/0021—Sample conditioning involving the use of a carrier gas for transport to the sensor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0037—NOx
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0054—Ammonia

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

本发明提供一种气体传感器，气体传感器(100)具备：传感器元件(110)；内侧保护罩(130)，在其内部具有传感器元件室(124)，且配设有元件室入口(127)和元件室出口(138a)；以及外侧保护罩(140)，其配设有外侧入口和外侧出口。在比元件室入口更靠下方侧的位置，内侧保护罩与传感器元件之间的最短距离XW为2.64mm以上。另外，当从外侧保护罩的外部向外侧出口照射与外侧出口的轴线方向平行的虚拟光时，虚拟光不会到达传感器元件室的内部。此外，作为外侧保护罩与内侧保护罩之间的空间而形成且作为被测定气体的流路而发挥作用的出口侧气体流路的最小流路宽度Y为0.67mm以上2.60mm以下。

Description

气体传感器
技术领域
本发明涉及气体传感器。
背景技术
以往，已知对汽车的尾气等被测定气体中的NOx、氧等规定气体的浓度进行检测的气体传感器。气体传感器例如具备：传感器元件；内侧保护罩，其具有供传感器元件配置的传感器元件室、且配设有元件室入口和元件室出口；以及外侧保护罩，其配设有外侧入口和外侧出口。被测定气体从气体传感器的外部经过外侧入口及元件室入口而到达传感器元件室，并且一部分导入至传感器元件内。到达传感器元件室的被测定气体此后经过元件室出口及外侧出口而向外部排出。但是，由于气体传感器在使得传感器元件活化的温度(例如850℃)下使用，因此，如果传感器元件浸水，则有时因热冲击而导致传感器元件产生裂纹。因此，对抑制传感器元件的浸水进行了研究。例如，专利文献1中，以相对于外侧入口在轴线方向上不重叠的方式将元件室入口配置于内侧保护罩的侧部，并且，将元件室出口配置于内侧保护罩的侧部而非内侧保护罩的底部、且使得内侧保护罩的底部和外侧出口在轴线方向上重叠，由此防止水直接从气体传感器的外部进入传感器元件室。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－99142号公报
发明内容
然而，专利文献1中，在内侧保护罩与外侧保护罩之间存在水的情况下，存在该水容易进入传感器元件室的问题。另外，在水进入传感器元件室的情况下，存在传感器元件容易浸水的问题。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其主要目的在于，抑制传感器元件的浸水。
本发明为了实现上述主要目的而采用了以下手段。
本发明的气体传感器具备：
传感器元件，该传感器元件具有供被测定气体导入的气体导入口，且能够检测从该气体导入口流入至内部的该被测定气体的特定气体浓度；
筒状的内侧保护罩，该内侧保护罩在内侧具有内部用于配置所述传感器元件的前端及所述气体导入口的传感器元件室，并且该内侧保护罩配设有作为相对于该传感器元件室的入口的1个以上的元件室入口以及作为相对于该传感器元件室的出口的1个以上的元件室出口；以及
筒状的外侧保护罩，该外侧保护罩配设有作为所述被测定气体从外部进入的入口的1个以上的外侧入口、以及作为所述被测定气体向外部排出的出口的1个以上的外侧出口，该外侧保护罩配设于所述内侧保护罩的外侧，
作为所述外侧保护罩与所述内侧保护罩的二者之间的空间而形成有：作为所述外侧入口与所述元件室入口之间的所述被测定气体的流路而发挥作用的入口侧气体流路；以及作为所述外侧出口与所述元件室出口之间的所述被测定气体的流路而发挥作用、且未与所述入口侧气体流路直接连通的出口侧气体流路，
当将沿着所述传感器元件的中心轴且与所述传感器元件的宽度方向平行的截面设为宽度方向截面、将与所述内侧保护罩的轴向平行且从所述传感器元件的后端朝向所述前端的方向设为下方、且将从所述传感器元件的所述前端朝向所述后端的方向设为上方时，所述内侧保护罩中比所述元件室入口更靠所述下方侧的部分与所述传感器元件在所述宽度方向截面中的最短距离XW为2.64mm以上，
所述元件室出口及所述外侧出口以如下位置关系而配置，即，当从所述外侧保护罩的外部向所述外侧出口照射与所述外侧出口的轴线方向平行的虚拟光时，使得所述虚拟光未到达所述传感器元件室的内部，并且，所述出口侧气体流路的最小流路宽度Y为0.67mm以上2.60mm以下。
该气体传感器中，在比元件室入口更靠下方侧(前端方向侧)的位置，内侧保护罩与传感器元件之间的最短距离XW为2.64mm以上，因此，即便水进入传感器元件室内，传感器元件也难以浸水。其理由推测如下。由于进入传感器元件室的水向下方侧流动，因此容易积存于内侧保护罩中比元件室入口更靠下方侧的部分，积存的水有可能因振动或突发性的气流等而朝向传感器元件飞溅。因此，如果将最短距离XW设为2.64mm以上，则内侧保护罩中比元件室入口更靠下方侧的部分与传感器元件之间的间隙变大，因此，即便积存于内侧保护罩的水发生飞溅，也难以到达传感器元件。另外，该气体传感器中，以如下位置关系配置元件室出口及外侧出口：当从外侧保护罩的外部向外侧出口照射与外侧出口的轴线方向平行的虚拟光时，使得虚拟光不会到达传感器元件室的内部。因此，能够抑制水从气体传感器的外侧出口直接进入传感器元件室。此外，该气体传感器中，出口侧气体流路的最小流路宽度Y为0.67mm以上，因此，从传感器元件室经过元件室出口而向出口侧气体流路排出的水容易到达外侧出口。因此，水容易向气体传感器的外部排出。另外，由于出口侧气体流路的最小流路宽度Y为2.60mm以下，因此，即便水从气体传感器的外部经过外侧出口而进入出口侧气体流路，该水也难以到达元件室出口。因此，水难以从外侧出口进入传感器元件室。根据以上理由，本发明的气体传感器能够抑制传感器元件浸水。应予说明，“最小流路宽度Y”是指：周围由外侧保护罩及内侧保护罩中的至少一方包围且从元件室出口至外侧出口的被测定气体必须经过的面中的、流路宽度最窄的面(也称为窄幅面)中的流路宽度。窄幅面例如为由外侧保护罩和内侧保护罩夹持的环状面。窄幅面可以仅为1面，也可以2面以上连续或分离地存在。“最小流路宽度Y为0.67mm以上2.60mm以下”也可说成“能够从元件室出口到达外侧出口的最大的球体的直径为0.67mm以上2.60mm以下”。
本发明的气体传感器中，所述内侧保护罩可以具备：筒状的第一部分；第二部分，该第二部分设置成比该第一部分更靠所述下方侧、且比所述元件室入口更靠所述下方侧，并且该第二部分的内径小于所述第一部分的内径；以及台阶部，该台阶部将所述第一部分和所述第二部分连接。虽然水容易积存于台阶部，但是，如果上述最短距离XW为2.64mm以上，则台阶部与传感器元件之间的距离至少为2.64mm以上，因此，即便积存于台阶部的水发生飞溅，也难以到达传感器元件。因此，即便内侧保护罩具有台阶部，也能够抑制传感器元件浸水。本发明的气体传感器可以具有1个以上的构成为包括所述第一部分、所述第二部分以及所述台阶部的台阶结构。在具有多个台阶结构的情况下，相邻的台阶结构中的一方的第一部分可以构成另一方的第二部分。具有1个以上所述台阶结构的气体传感器中，优选地，所述台阶部中的、至少与所述传感器元件之间的距离最近的台阶部、优选全部台阶部都配置成比所述传感器元件的前端面更靠所述下方侧。例如以气体传感器相对于铅直方向倾斜的方式而使用的情况下，水容易积存于台阶部中的与内径大于第二部分的内径的第一部分的连接部附近，不过，如果台阶部配置成比传感器元件的前端面更靠下方侧而非上方侧，则连接部与传感器元件之间的距离变大，因此，能够进一步抑制传感器元件浸水。
本发明的气体传感器中，所述内侧保护罩可以具备有底筒状的前端部，所述元件室出口可以配设于所述前端部的侧部而非所述前端部的底部。如果将元件室出口配置于侧部而非底部，则即便气体突发性地从元件室出口的外侧流入，气流也难以在传感器元件方向上汇集，因此，能够抑制水随着气流而到达传感器元件。该气体传感器中，所述外侧出口可以配置于所述外侧保护罩的底部。在元件室出口配置于侧部的情况下，如果将外侧出口配置于底部，则能够进一步抑制水从气体传感器的外部进入传感器元件室内。
本发明的气体传感器中，所述最短距离XW可以设为2.80mm以上。据此，即便水从元件室入口进入传感器元件室，传感器元件也更难以浸水。
本发明的气体传感器中，所述最小流路宽度Y可以设为0.80mm以上2.00mm以下。如果出口侧气体流路的最小流路宽度Y为0.80mm以上，则从传感器元件室排出的水更容易向气体传感器的外部排出。另外，如果出口侧气体流路的最小流路宽度Y为2.00mm以下，即便水从气体传感器的外部经过外侧出口而进入，该水也更难以到达元件室出口。
本发明的气体传感器中，所述内侧保护罩可以具有第一部件和第二部件，作为所述第一部件与所述第二部件的二者之间的间隙而形成有所述元件室入口，所述元件室入口的作为所述传感器元件室侧的开口部的元件侧开口部朝向所述下方开口。据此，被测定气体从借助第一部件而与传感器元件隔开的元件室入口朝向下方而流入传感器元件室内，因此，即便被测定气体中含有水，该水也难以到达传感器元件。此处，“元件侧开口部朝向下方开口”包括：与下方平行地开口的情形、以及以随着趋向下方而接近传感器元件的方式相对于下方倾斜地开口的情形。
本发明的气体传感器中，可以构成为，所述第一部件具有将所述传感器元件包围的第一圆筒部，所述第二部件具有直径大于所述第一圆筒部的直径的第二圆筒部，所述元件室入口为所述第一圆筒部的外周面与所述第二圆筒部的内周面之间的筒状的间隙。
附图说明
图1是气体传感器100相对于配管20的安装状态的概要说明图。
图2是图1的A－A截面图。
图3是图2的B－B截面图。
图4是图3的C－C截面图。
图5是图3的外侧保护罩140的C－C截面图。
图6是图3的D向视图。
图7是图3的局部放大图。
图8是变形例的气体传感器200的纵截面图。
图9是表示变形例的元件室入口327的截面图。
图10是变形例的气体传感器400的纵截面图。
具体实施方式
接下来，利用附图对用于实施本发明的方案进行说明。图1是气体传感器100相对于配管20的安装状态的概要说明图。图2是图1的A－A截面图。图3是图2的B－B截面图。图4是图3的C－C截面图。图5是图3的外侧保护罩140的C－C截面图。应予说明，图5相当于从图4中将第一圆筒部134、第二圆筒部136、前端部138以及传感器元件110去除后的图。图6是图3的D向视图。图7是图3的局部放大图。应予说明，将与保护罩120的轴向平行且从传感器元件110的前端朝向后端的方向(图3、图7中的上方)称为上方，将与保护罩120的轴向平行且从传感器元件110的后端朝向前端的方向(图3、图7中的下方)称为下方。
如图1所示，气体传感器100安装于作为从车辆的发动机排气的排气路径的配管20内，对从发动机排出的作为被测定气体的尾气中含有的NOx、氨、O2等气体成分中的至少任1种特定气体的浓度、即特定气体浓度进行检测。如图2所示，该气体传感器100以气体传感器100的中心轴与配管20内的被测定气体的气流垂直的状态固定于配管20内。应予说明，也可以以气体传感器100的中心轴与配管20内的被测定气体的气流垂直且相对于铅直方向以规定的角度(例如45°～80°之间包括的任意角度)倾斜的状态而固定于配管20内。
如图3所示，气体传感器100具备：传感器元件110，其具有对被测定气体中的特定气体浓度(NOx、氨、O2等的浓度)进行检测的功能；以及保护罩120，其对上述传感器元件110予以保护。另外，气体传感器100具备金属制的外壳102、以及在外周面设置有外螺纹的金属制的螺栓103。外壳102焊接于配管20且插入于内周面设置有内螺纹的固定用部件22内，进而，将螺栓103插入于固定用部件22内而使得外壳102固定于固定用部件22内。由此使得气体传感器100固定于配管20内。应予说明，配管20内的被测定气体的流动方向为图3中从左向右的方向。
传感器元件110为细长的长条板状体形状的元件，具有多个氧化锆(ZrO2)等氧离子传导性固体电解质层层叠而成的结构的元件主体110b。元件主体110b构成为：具有将被测定气体向自身的内部导入的气体导入口111，能够对从气体导入口111流入至内部的被测定气体的特定气体浓度进行检测。本实施方式中，气体导入口111设为在元件主体110b的前端面(图3中的元件主体110b的下表面)开口。传感器元件110在内部具备加热器，该加热器承担将传感器元件110加热并保温的温度调整作用。上述传感器元件110的结构、检测特定气体浓度的原理众所周知，例如在日本特开2008－164411号公报中有所记载。传感器元件110的前端(图3中的下端)及气体导入口111配置于传感器元件室124内。应予说明，也将从传感器元件110的后端朝向前端的方向(下方)称为前端方向。
另外，传感器元件110具备：将元件主体110b的表面的至少一部分覆盖的多孔质保护层110a。本实施方式中，多孔质保护层110a形成于元件主体110b的6个表面中的5个面，从而将在传感器元件室124内露出的表面的大部分覆盖。具体而言，多孔质保护层110a将元件主体110b中的形成有气体导入口111的前端面(下表面)全部覆盖。另外，多孔质保护层110a将与元件主体110b的前端面连接的4个表面(图4中的元件主体110b的上下左右的面)中的靠近元件主体110b的前端面的那侧覆盖。多孔质保护层110a的下端面构成传感器元件110的前端面110c。多孔质保护层110a发挥例如抑制因被测定气体中的水分等的附着而导致元件主体110b产生裂纹的作用。另外，多孔质保护层110a发挥抑制被测定气体中含有的油成分等附着于元件主体110b的表面的未图示的电极等的作用。多孔质保护层110a例如由氧化铝多孔质体、氧化锆多孔质体、尖晶石多孔质体、堇青石多孔质体、二氧化钛多孔质体、氧化镁多孔质体等多孔质体形成。多孔质保护层110a例如可以通过等离子喷镀、丝网印刷、浸渍等方式而形成。应予说明，多孔质保护层110a还将气体导入口111覆盖，不过，由于多孔质保护层110a为多孔质体，因此被测定气体能够在多孔质保护层110a的内部流通而到达气体导入口111。多孔质保护层110a的厚度例如为100μm～700μm。
保护罩120配置成将传感器元件110的周围包围。该保护罩120具有：有底筒状的内侧保护罩130，其将传感器元件110的前端覆盖；以及有底筒状的外侧保护罩140，其将内侧保护罩130覆盖。另外，作为由内侧保护罩130和外侧保护罩140包围的空间，形成有入口侧气体流路152、出口侧气体流路156，作为由内侧保护罩130包围的空间，形成有传感器元件室124。应予说明，气体传感器100、传感器元件110、内侧保护罩130、外侧保护罩140的中心轴同轴。保护罩120由金属(例如SUS310S等不锈钢)形成。
内侧保护罩130具备第一部件131及第二部件135。第一部件131具有：圆筒状的大径部132；第一圆筒部134，其呈圆筒状且直径小于大径部132的直径；以及台阶部133，其将大径部132和第一圆筒部134连接。第一圆筒部134将传感器元件110的周围包围。第二部件135具有：第二圆筒部136，其直径大于第一圆筒部134的直径；前端部138，其位于比第二圆筒部136更靠传感器元件110的前端方向(下方)的位置；以及连接部137，其将第二圆筒部136的下端和前端部138连接。连接部137具有：第三圆筒部137a，其直径小于第二圆筒部136的直径、且大于前端部138的直径；第一台阶部137b，其将第二圆筒部136和第三圆筒部137a连接；以及第二台阶部137c，其将第三圆筒部137a和前端部138连接。第一台阶部137b及第二台阶部137c均配置成比传感器元件110的前端面110c更靠下方侧。前端部138具有侧部138d及底部138e。在前端部138形成有与传感器元件室124及出口侧气体流路156连通、且作为被测定气体从传感器元件室124排出的出口的1个以上的元件室出口138a。元件室出口138a具有在侧部138d以等间隔而形成的多个(本实施方式中为4个)圆形的横孔138b。元件室出口138a未配设于前端部138的底部138e。元件室出口138a的直径例如为0.5mm～2.6mm。本实施方式中，多个横孔138b的直径均设为相同值。元件室出口138a形成于比气体导入口111更靠传感器元件110的前端方向(下方)的位置。换言之，从传感器元件110的后端(图3中的传感器元件110的未图示的上端)观察，元件室出口138a位于比气体导入口111更远(更靠下方)的位置。
大径部132、第一圆筒部134、第二圆筒部136、前端部138的中心轴相同。大径部132的内周面与外壳102抵接，由此使得第一部件131固定于外壳102。第二部件135的第一台阶部137b与外侧保护罩140的台阶部143b抵接，并通过焊接等而固定。应予说明，可以使得第三圆筒部137a的前端侧(下端侧)的外径形成为略大于外侧保护罩140的前端部146的内径，通过将第三圆筒部137a的前端部分压入至前端部146内而将第二部件135固定。
在第二圆筒部136的内周面形成有朝向第一圆筒部134的外周面突出、且与该外周面接触的多个突出部136a。如图4所示，突出部136a设置有3个，并且沿着第二圆筒部136的内周面的周向均匀地配置。突出部136a形成为近似半球形状。通过设置上述突出部136a而容易利用突出部136a使得第一圆筒部134与第二圆筒部136之间的位置关系固定。应予说明，优选地，突出部136a将第一圆筒部134的外周面朝向径向内侧按压。据此，能够利用突出部136a而更可靠地将第一圆筒部134与第二圆筒部136之间的位置关系固定。应予说明，突出部136a并不局限于3个，也可以设为2个或4个以上。应予说明，为了使得第一圆筒部134和第二圆筒部136的固定更容易稳定，优选将突出部136a设为3个以上。
该内侧保护罩130形成有作为第一部件131与第二部件135之间的间隙、且作为被测定气体的相对于传感器元件室124的入口的元件室入口127(参照图3、图4、图7)。更具体而言，元件室入口127形成为第一圆筒部134的外周面与第二圆筒部136的内周面之间的圆筒状的间隙(气体流路)。元件室入口127具有：外侧开口部128，其是作为配置有外侧入口144a的空间的入口侧气体流路152侧的开口部；以及元件侧开口部129，其是作为配置有气体导入口111的空间的传感器元件室124侧的开口部。外侧开口部128形成为比元件侧开口部129更靠传感器元件110的后端侧(上侧)。因此，在外侧入口144a至气体导入口111的被测定气体的路径中，元件室入口127构成从传感器元件110的后端侧(上侧)朝向前端侧(下侧)的流路。另外，元件室入口127构成与传感器元件110的后端－前端方向平行的流路(与上下方向平行的流路)。
元件侧开口部129在从传感器元件110的后端朝向前端的方向(下方)上开口、且与传感器元件110的后端－前端方向(上下方向)平行地开口。即，元件侧开口部129与朝下方向平行地开口。因此，传感器元件110配置于使得元件室入口127从元件侧开口部129虚拟地延长后的区域(图3、图7中的元件侧开口部129的正下方的区域)以外的位置。由此，能够抑制从元件侧开口部129流出的被测定气体直接与传感器元件110的表面碰撞，并能够抑制水随着气流而到达传感器元件110。
该内侧保护罩130配置成：在沿着传感器元件110的中心轴且与传感器元件110的宽度方向平行的宽度方向截面中，比元件室入口127更靠下方侧(前端方向侧)的部分与传感器元件110之间的最短距离XW为2.64mm以上。本实施方式中，第一台阶部137b的第三圆筒部137a侧的端部与传感器元件110的前端侧的角部之间的距离(图7所示的虚拟线160的长度)为最短距离XW，内侧保护罩130配置为使得该最短距离XW达到2.64mm以上。应予说明，本实施方式中，如图4所示，传感器元件110的与中心轴垂直的截面为长方形，因此，该长方形的长边方向为宽度方向，短边方向为厚度方向。即，宽度方向截面相当于图4的E－E截面，在示出该E－E截面的图3、图7中，表现出沿着其中心轴在厚度方向上对传感器元件110进行2等分所成的宽度方向上的截面。另外，比元件室入口127更靠下方侧的部分是指：比包括作为元件室入口127的下端的元件侧开口部129在内的虚拟平面P更靠下方侧的部分，不包含虚拟平面P上的部分。因此，比元件室入口127更靠下方侧的部分不包含第一部件131。
如图3所示，外侧保护罩140具有：圆筒状的主体部143；以及前端部146，其呈有底筒状且内径小于主体部143的内径。另外，主体部143具有：侧部143a，其具有沿着外侧保护罩140的中心轴方向(上下方向)的侧面；以及台阶部143b，其是主体部143的底部且将侧部143a和前端部146连接。应予说明，主体部143、前端部146的中心轴均与内侧保护罩130的中心轴相同。主体部143中，上端周边的部分的内周面与外壳102及大径部132抵接，由此使得外侧保护罩140固定于外壳102。主体部143配置成将大径部132、第一圆筒部134、第二圆筒部136的外周覆盖。前端部146配置成将前端部138覆盖，并且，内周面与第三圆筒部137a的外周面接触。前端部146具有：侧部146a，其具有沿着外侧保护罩140的中心轴方向(上下方向)的侧面、且外径小于侧部143a的内径；底部146b，其是外侧保护罩140的底部；以及锥状部146c，其将侧部146a和底部146b连接、且从侧部146a趋向底部146b而缩径。前端部146位于比主体部143更靠前端方向侧(下侧)的位置。该外侧保护罩140具有：1个以上(本实施方式中为多个，具体为12个)的外侧入口144a，它们形成于主体部143、且是供被测定气体从外部进入的入口；以及1个以上的外侧出口147a，它们形成于前端部146、且是供被测定气体向外部排出的出口。
外侧入口144a是与外侧保护罩140的外侧(外部)及入口侧气体流路152连通的孔。外侧入口144a具有：多个(本实施方式中为6个)横孔144b，它们以等间隔而形成于侧部143a；以及多个(本实施方式中为6个)纵孔144c，它们以等间隔而形成于台阶部143b(图3～图6)。该外侧入口144a(横孔144b及纵孔144c)为以圆形而开设的孔。这12个外侧入口144a的直径例如为0.5mm～2mm。外侧入口144a的直径可以设为1.5mm以下。应予说明，本实施方式中，多个横孔144b的直径均设为相同值，多个纵孔144c的直径均设为相同值。另外，横孔144b的直径设为大于纵孔144c的直径的值。应予说明，外侧入口144a形成为：如图4、图5所示，横孔144b和纵孔144c沿着外侧保护罩140的周向交替地以等间隔而配置。即，将图4、图5中的横孔144b的中心与外侧保护罩140的中心轴连结的线和将与该横孔144b相邻的纵孔144c的中心与外侧保护罩140的中心轴连结的线所成的角为30°(360°/12个)。
外侧出口147a是与外侧保护罩140的外侧(外部)及出口侧气体流路156连通的孔。该外侧出口147a具有1个以上(本实施方式中为1个)的纵孔147c，它们形成于前端部146的底部146b的中心(参照图3、图5、图6)。该外侧出口147a(此处为纵孔147c)是以圆形而开设的孔。该外侧出口147a的直径例如为0.5mm～2.5mm。外侧出口147a的直径可以设为1.5mm以下。应予说明，本实施方式中，纵孔147c的直径设为大于横孔144b及纵孔144c的直径的值。外侧出口147a配置成：当从外侧保护罩140的外部向外侧出口147a照射与外侧出口147a的轴线方向平行的虚拟光时，调整与元件室出口138a之间的位置关系，以使得虚拟光不会到达传感器元件室124的内部。本实施方式中，上述虚拟光照射至内侧保护罩130的底部138e，因此，并未到达传感器元件室124的内部。应予说明，本实施方式中，外侧出口147a配置于底部146b而并非侧部146a，以使得外侧出口147a和元件室出口138a在不同的朝向上开口。外侧出口147a与外侧入口144a不同，未配置于外侧保护罩140的侧部(此处为前端部146的侧部146a)。另外，本实施方式中，元件室出口138a配置于侧部138d而并非底部138e，以使其偏离上述虚拟光照射至的区域。
外侧保护罩140及内侧保护罩130构成为：作为主体部143与内侧保护罩130之间的空间而形成有入口侧气体流路152。更具体而言，入口侧气体流路152为由台阶部133、第一圆筒部134、第二圆筒部136、侧部143a、台阶部143b包围的空间。入口侧气体流路152作为外侧入口144a与元件室入口127之间的被测定气体的流路而发挥作用。外侧保护罩140及内侧保护罩130构成为：作为前端部146与内侧保护罩130之间的空间而形成有出口侧气体流路156。更具体而言，出口侧气体流路156为由前端部138、第二台阶部137c以及前端部146包围的空间。应予说明，由于前端部146的内周面与连接部137的外周面抵接，因此入口侧气体流路152和出口侧气体流路156并未直接连通。出口侧气体流路156作为外侧出口147a与元件室出口138a之间的被测定气体的流路而发挥作用。外侧保护罩140及内侧保护罩130配置成：出口侧气体流路156的最小流路宽度Y为0.67mm以上2.60mm以下。即，外侧保护罩140及内侧保护罩130配置成：能够从元件室出口138a到达外侧出口147a的最大的球体的直径为0.67mm以上2.60mm以下。本实施方式中，外侧保护罩140及内侧保护罩130配置成：内侧保护罩130的前端部138的底部138e的外周和外侧保护罩140的锥状部146c中的与底部138e的外周对置的部分之间的圆锥台侧面形状的虚拟环状面162的宽度(例如图3、图7中呈现的直线的长度)为最小流路宽度Y，该最小流路宽度Y为0.67mm以上2.60mm以下。应予说明，元件室出口138a及外侧出口147a构成为：直径可以设为最小流路宽度Y以上，直径也可以大于最小流路宽度Y。
此处，对气体传感器100检测特定气体浓度时的保护罩120内的被测定气体的流动进行说明。配管20内流动的被测定气体首先经过多个外侧入口144a(横孔144b及纵孔144c)中的至少任一个而向入口侧气体流路152内流入。接下来，被测定气体从入口侧气体流路152经由外侧开口部128而向元件室入口127流入，经由元件室入口127而从元件侧开口部129流出，进而向传感器元件室124流入。从元件侧开口部129流入至传感器元件室124内的被测定气体的至少一部分到达传感器元件110的气体导入口111。当被测定气体到达气体导入口111而向传感器元件110的内部流入时，传感器元件110产生与该被测定气体中的特定气体浓度相应的电信号(电压或电流)，基于该电信号而检测特定气体浓度。另外，传感器元件室124内的被测定气体经过元件室出口138a(此处为横孔138b)中的至少任一个而向出口侧气体流路156流入，并从该出口侧气体流路156经过外侧出口147a(此处为纵孔147c)而向外部流出。应予说明，传感器元件110内部的加热器的输出例如由未图示的控制器控制，以保持规定的温度。
但是，有时在供汽车的尾气等流动的配管20内产生凝结水。该凝结水有时因上述被测定气体的流动、发动机启动时的突发性的气流等而从外侧入口144a、外侧出口147a进入外侧保护罩140内，进而，从元件室入口127、元件室出口138a进入传感器元件室124内。进入传感器元件室124内的水因自重而向下方侧流动，因此，容易积存于内侧保护罩130中的比元件室入口127更靠下方侧的部分。积存于内侧保护罩130内的水有可能因发动机启动时的突发性的气流、振动等而朝向传感器元件110飞溅。因此，上述气体传感器100中，在比元件室入口127更靠下方(前端方向)侧的位置，将内侧保护罩130与传感器元件110之间的最短距离XW设为2.64mm以上。应予说明，本实施方式中，传感器元件110的与中心轴垂直的截面为长方形，因此，如果最短距离XW在宽度方向截面中为2.64mm以上，则在厚度方向截面(沿着传感器元件110的中心轴且在图4中与E－E截面正交的截面)中，比元件室入口127更靠下方侧的部分与传感器元件110之间的最短距离(也称为最短距离XH)大于2.64mm。上述气体传感器100中，内侧保护罩130中的比元室入口127更靠下方侧的部分与传感器元件110之间的间隙较宽。因此，即便积存于内侧保护罩130的水发生飞溅，也难以到达传感器元件110。另外，该气体传感器100中，以如下位置关系配置元件室出口138a及外侧出口147a，即，在从外侧保护罩140的外部向外侧出口147a照射与外侧出口147a的轴线方向平行的虚拟光时，使得虚拟光不会到达传感器元件室124的内部。因此，能够抑制水从气体传感器100的外侧出口147a直接进入传感器元件室124。此外，该气体传感器100中，出口侧气体流路156的最小流路宽度Y为0.67mm以上，因此，从传感器元件室124经过元件室出口138a而排出至出口侧气体流路156的水容易到达外侧出口147a侧。因此，水容易向气体传感器100的外部排出。另外，出口侧气体流路156的最小流路宽度Y为2.60mm以下，因此，即便水从气体传感器100的外部经过外侧出口147a而进入出口侧气体流路156，该水也难以到达元件室出口138a。因此，水难以从外侧出口147a进入传感器元件室124。如上，本实施方式的气体传感器100中，传感器元件110的浸水得以抑制。最短距离XW优选为2.80mm以上。最小流路宽度Y优选为0.80mm以上2.00mm以下。
另外，该气体传感器100中，内侧保护罩130具有如下台阶结构，该台阶结构构成为包括：筒状的第二圆筒部136；第三圆筒部137a(相当于将第二圆筒部136设为本发明的第一部分时的第二部分)；以及将第二圆筒部136和第三圆筒部137a连接的第一台阶部137b(相当于将第二圆筒部136设为本发明的第一部分时的台阶部)。另外，内侧保护罩130还具有如下台阶结构，该台阶结构构成为包括：筒状的第三圆筒部137a；侧部138d(相当于将第三圆筒部137a设为本发明的第一部分时的第二部分)；以及将第三圆筒部137a和侧部138d连接的第二台阶部137c(相当于将第三圆筒部137a设为本发明的第一部分时的台阶部)。但是，水容易积存于台阶部。本实施方式的气体传感器100中，设为具有第一台阶部137b和第二台阶部137c这2个台阶部，第一台阶部137b与传感器元件110之间的最短距离为上述最短距离XW，最短距离XW为2.64mm以上。由此，第一台阶部137b或第二台阶部137c与传感器元件110之间的距离至少为2.64mm以上，因此，即便积存于第一台阶部137b或第二台阶部137c的水发生飞溅，也难以到达传感器元件110。另外，多数情况下以中心轴相对于铅直方向倾斜的方式使用气体传感器，在这种情况下，水容易积存于台阶部中的与第一部分之间的连接部附近。因此，将第一台阶部137b及第二台阶部137c配置于比传感器元件110的前端面110c更靠下方侧而非上方侧，以使得该连接部与传感器元件110之间的距离增大。因此，传感器元件110的浸水得到进一步抑制。
根据以上详述的本实施方式的气体传感器100，在比元件室入口127更靠下方侧的位置，内侧保护罩130与传感器元件110之间的最短距离XW为2.64mm以上。另外，以如下位置关系配置元件室出口138a及外侧出口147a，即，当从外侧保护罩140的外部向外侧出口147a照射与外侧出口147a的轴线方向平行的虚拟光时，使得虚拟光不会到达传感器元件室124的内部。此外，出口侧气体流路156的最小流路宽度Y为0.67mm以上2.60mm以下。因此，能够抑制传感器元件110的浸水。
另外，元件室出口138a配设于前端部138的侧部138d而非底部138e。因此，即便气体从元件室出口138a的外侧突发性地流入，气流也难以在传感器元件110方向上汇集，水难以随着气流而到达传感器元件110。另外，不仅元件室出口138a配设于侧部138d，而且，外侧出口147a配设于外侧保护罩140的底部146b。因此，水更难以从气体传感器100的外部进入传感器元件室124。
此外，如果最短距离XW设为2.80mm以上，则即便水从元件室入口127进入传感器元件室124内，传感器元件110也更难以浸水。另外，如果最小流路宽度Y设为0.80mm以上，则从传感器元件室124排出的水更容易向气体传感器100的外部排出。另外，如果最小流路宽度Y设为2.00mm以下，则即便水从气体传感器100的外部经过外侧出口147a而进入，该水也更难以到达元件室出口138a。
另外，气体传感器100中，第一部件131及第二部件135以元件侧开口部129朝向下方开口的方式形成有元件室入口127。由此，被测定气体从借助第一部件131而与传感器元件110隔开的元件室入口127朝下而向传感器元件室124内流入，因此，即便被测定气体中含有水，该水也难以到达传感器元件110。
应予说明，本发明并未受到上述实施方式的任何限定，当然，只要属于本发明的技术范围就可以以各种方案而实施。
例如，上述实施方式中，内侧保护罩130具有2个台阶部(第一台阶部137b及第二台阶部137c)，不过，可以不具有台阶部，也可以将台阶部的数量设为1个或3个以上。例如，可以像后述的图8的气体传感器200那样省略第二台阶部137c，也可以像后述的图10的气体传感器400那样省略第一台阶部137b。另外，上述实施方式中，第一台阶部137b与传感器元件110之间的距离设为最短距离XW，不过，可以将第二台阶部137c与传感器元件110之间的距离设为最短距离XW，也可以将台阶部以外的部分与传感器元件110之间的距离设为最短距离XW。
上述实施方式中，内侧保护罩130的前端部138设为侧部138d的外径恒定、且侧部138d和底部138e为相同直径的形状，不过，例如可以设为后述的图8所示的使得圆锥台颠倒的形状等、侧部138d的外径越接近底部138e越小的形状。换言之，内侧保护罩130的前端部138可以具有锥状部。
上述实施方式中，外侧保护罩140的前端部146呈有底筒状且具有侧部146a、底部146b以及锥状部146c，不过，也可以如后述的图8所示那样设为省略了锥状部146c的圆筒形状。
上述实施方式中，外侧入口144a具有横孔144b和纵孔144c，不过，也可以仅具有任一方。另外，除了横孔144b及纵孔144c以外，还可以在侧部143a与台阶部143b的边界的角部形成方孔，或者，可以在侧部143a与台阶部143b的边界的角部形成方孔以代替横孔144b及纵孔144c。元件室出口138a及外侧出口147a也可以同样地具有横孔、纵孔、方孔中的任意的1个以上。另外，外侧出口147a可以具有设置于锥状部146c的贯通孔。元件室出口138a也可以同样地具有设置于锥状部(例如后述的锥状部238d)的贯通孔。此外，元件室出口138a、外侧入口144a、外侧出口147a并不局限于孔，可以像元件室入口127那样为构成保护罩120的多个部件的间隙，各自的数量只要为1个以上即可。
上述实施方式中，最小流路宽度Y设为由外侧保护罩140及内侧保护罩130夹持的圆锥台侧面形状的虚拟环状面162的流路宽度，但并不限定于此。例如，虚拟环状面的形状可以为圆板形状，也可以为筒状。另外，最小流路宽度Y可以设为仅由外侧保护罩140或内侧保护罩130将外周包围的非环状面中的流路宽度。
上述实施方式中，突出部136a形成于第二圆筒部136的内周面，但并不局限于此。只要在第一圆筒部134的外周面和第二圆筒部136的内周面中的至少一方的面形成有朝向另一方的面突出并与该面接触的多个突出部即可。另外，上述实施方式中，如图3、图4所示，第二圆筒部136中的形成有突出部136a的部分的外周面向内侧凹陷，但并不局限于此，外周面也可以不凹陷。另外，突出部136a并不局限于半球形状，可以为任意形状。应予说明，可以不在第一圆筒部134的外周面及第二圆筒部136的内周面形成突出部136a。
图8是变形例的气体传感器200的纵截面图。图8中，对与气体传感器100相同的结构要素标注相同的附图标记并省略详细的说明。如图8所示，气体传感器200的保护罩220具备内侧保护罩230以代替内侧保护罩130，并具备外侧保护罩240以代替外侧保护罩140。内侧保护罩230的第二部件235具有使得圆锥台颠倒后的形状的前端部238、以及省略了第二台阶部137c的形状的连接部237以代替图3中的前端部138及连接部137。前端部238具有：底部238e，其是内侧保护罩230的底部；以及锥状部238d，其从第三圆筒部137a趋向底部238e而缩径。另外，在前端部238形成有元件室出口238a，其与传感器元件室124及出口侧气体流路156连通、且构成被测定气体从传感器元件室124排出的出口。元件室出口238a是在前端部238的底部238e的中心形成的1个圆形的纵孔。外侧保护罩240在比主体部143更靠上侧的位置具有直径大于主体部143的直径的圆筒状的大径部242。外侧保护罩240构成为：大径部242的内周面与外壳102及大径部132抵接，并非主体部143与外壳102及大径部132抵接。外侧保护罩240具有代替图3中的前端部146的、省略了锥状部146c的有底筒状(圆筒形状)的前端部246。前端部246具有：侧部246a，其具有沿着外侧保护罩240的中心轴方向(图8的上下方向)的侧面、且外径小于侧部143a的内径；以及底部246b，其是外侧保护罩240的底部。另外，在前端部246设置有作为被测定气体向外部排出的出口的外侧出口247a。外侧出口247a具有：3个横孔247b(图8中仅示出2个)，它们沿着外侧保护罩240的周向以等间隔而形成于前端部246的侧部246a；以及3个纵孔247c(图8中仅示出1个)，它们沿着外侧保护罩240的周向以等间隔而形成于底部246b。横孔247b和纵孔247c沿着外侧保护罩240的周向交替地以等间隔而配置，相邻的横孔247b和纵孔247c所成的角(相位)为60°。关于气体传感器200，与气体传感器100同样地，第一台阶部137b的第三圆筒部137a侧的端部与传感器元件110的前端侧的角部之间的距离(图8所示的虚拟线260的长度)为最短距离XW，内侧保护罩230配置为使得该最短距离XW达到2.64mm以上。另外，关于气体传感器200，调整了元件室出口238a与外侧出口247a之间的位置关系，当从外侧保护罩240的外部向外侧出口247a照射与外侧出口247a的轴线方向平行的虚拟光时，使得虚拟光不会到达传感器元件室124的内部。具体而言，元件室出口238a配置成：在配置成比横孔247b的上端更靠上侧的底部238e，与横孔247b垂直地开口，以使其偏离外侧出口247a中的从横孔247b照射的虚拟光照射到的区域。元件室出口238a配置成在外侧出口247a中的与纵孔247c相同的方向上开口，不过，配置于偏离纵孔247c沿轴线方向延伸的区域的位置，以使其偏离从纵孔247c照射的虚拟光照射到的区域。另外，关于气体传感器200，外侧保护罩240及内侧保护罩230配置成：内侧保护罩230的前端部238的底部238e中的元件室出口238a的周围的环状的部分、与外侧保护罩240的底部246b中的与上述环状的部分对置的部分之间的虚拟环状面262的宽度(例如图8中呈现的直线的长度)为最小流路宽度Y，该最小流路宽度Y为0.67mm以上2.60mm以下。虚拟环状面262为筒状。关于该气体传感器200，因与上述气体传感器100同样的特征也能获得同样的效果。即，由于最短距离XW为2.64mm以上，元件室出口238a及外侧出口247a以上述位置关系而配置，最小流路宽度Y为0.67mm以上2.60mm以下，因此能够抑制传感器元件110的浸水。
上述实施方式中，元件室入口127设为第一圆筒部134的外周面与第二圆筒部136的内周面之间的筒状的间隙，但并不局限于此。例如，可以在第一圆筒部的外周面和第二圆筒部的内周面中的至少一方形成有凹部(沟)，元件室入口可以设为由凹部形成的第一圆筒部与第二圆筒部之间的间隙。图9是表示变形例的元件室入口327的截面图。图9中，对与气体传感器100相同的结构要素标注相同的附图标记并省略详细的说明。如图9所示，第一圆筒部334的外周面和第二圆筒部336的内周面接触，在第一圆筒部334的外周面以等间隔而形成有多个(图9中为4个)凹部334a。该凹部334a与第二圆筒部336的内周面之间的间隙构成元件室入口327。
上述实施方式中，元件室入口127设为与传感器元件110的后端－前端方向平行的流路(图3中的与上下方向平行的流路)，不过，元件室入口127可以设为相对于上下方向以随着趋向下方而接近传感器元件110的方式倾斜的流路。图10是该情况下的变形例的气体传感器400的纵截面图。图10中，对与气体传感器100相同的结构要素标注相同的附图标记并省略详细的说明。如图10所示，气体传感器400的保护罩420具备内侧保护罩430以代替内侧保护罩130。内侧保护罩430具备第一部件431和第二部件435。第一部件431与第一部件131相比，具备圆筒状的主体部434a、以及随着趋向下方而缩径的圆筒状的第一圆筒部434b，由此代替第一圆筒部134。第一圆筒部434b在上端部与主体部434a连接。第二部件435与第二部件135相比，具备随着趋向下方而缩径的圆筒状的第二圆筒部436以代替第二圆筒部136，并且，具有省略了第一台阶部137b的连接部437以代替连接部137。第一圆筒部434b的外周面和第二圆筒部436的内周面未接触，由二者形成的间隙构成元件室入口427。元件室入口427具有：外侧开口部428，其是入口侧气体流路152侧的开口部；以及元件侧开口部429，其是传感器元件室124侧的开口部。该元件室入口427根据第一圆筒部434b及第二圆筒部436的形状而构成相对于上下方向以随着趋向下方而接近传感器元件110(接近内侧保护罩430的中心轴)的方式倾斜的流路。同样地，元件侧开口部429相对于上下方向以随着趋向下方而接近传感器元件110的方式倾斜地开口(参照图10的放大图)。因此，比元件室入口427更靠下方侧的部分是指比包含元件侧开口部429的下端在内的虚拟平面P更靠下方侧的部分。在这种情况下，比元件室入口427更靠下方侧的部分也不包含第一部件431。应予说明，元件侧开口部429的开口朝向设为基于开口周边的第一圆筒部434b的外周面及第二圆筒部436的内周面而规定的开口的轴向。另外，元件侧开口部429的开口面设为与开口的轴向垂直的面。传感器元件110配置于元件室入口427从元件侧开口部429虚拟地延长后的区域以外的位置。由此，能够抑制从元件侧开口部429流出的被测定气体直接与传感器元件110的表面碰撞，并能够抑制水随着气流而到达传感器元件110。关于气体传感器400，第二圆筒部436和第三圆筒部137a的连接部与传感器元件110的前端侧的角部之间的距离(图10所示的虚拟线460的长度)为最短距离XW，内侧保护罩430及传感器元件110配置为使得该最短距离XW达到2.64mm以上。另外，关于气体传感器400，与气体传感器100同样地，外侧保护罩140及内侧保护罩430配置成：最小流路宽度Y为0.67mm以上2.60mm以下。关于该气体传感器400，也因与上述气体传感器100同样的特征而能够获得同样的效果。即，由于最短距离XW为2.64mm以上，元件室出口138a及外侧出口147a以上述位置关系而配置，最小流路宽度Y为0.67mm以上2.60mm以下，因此能够抑制传感器元件110的浸水。
如图10的气体传感器400那样，在元件室入口427为相对于上下方向而倾斜的流路的情况、以及元件侧开口部429相对于上下方向而倾斜地开口的情况下，从元件室入口427向传感器元件室124流出的被测定气体流动的方向为相对于上下方向而倾斜的方向。由此，能够获得与上述实施方式中的元件室入口127、元件侧开口部129同样的效果。即，由于被测定气体从借助第一部件431而与传感器元件110隔开的元件室入口427朝下流入传感器元件室124内，因此，即便被测定气体中含有水，该水也难以到达传感器元件110。另外，图10中，元件室入口427的流路宽度随着趋向传感器元件110的下方而变窄。因此，元件侧开口部429的开口面积小于外侧开口部428的开口面积。由此，因被测定气体从外侧开口部428流入且从元件侧开口部429流出而使得流出时的被测定气体的流速与流入时相比有所升高。因此，能够使特定气体浓度检测的响应性得到提高。应予说明，图10中，元件室入口427为相对于上下方向而倾斜的流路，元件侧开口部429相对于上下方向而倾斜地开口，并且元件侧开口部429的开口面积小于外侧开口部428的开口面积，不过，可以省略这3个特征中的1个以上，气体传感器也可以具有这3个特征中的1个以上的特征。
上述实施方式中，内侧保护罩130具备第一部件131和第二部件135这2个部件，不过，也可以是第一部件131和第二部件135实现了一体化的部件。
上述实施方式中，传感器元件110的与中心轴垂直的截面设为长方形，不过，与中心轴垂直的截面也可以设为正方形或圆形。在这种情况下，传感器元件110的宽度方向上的尺寸和厚度方向上的尺寸相同，因此，在宽度方向截面中，如果最短距离XW为2.64mm以上，则最短距离XH也为2.64mm以上。
上述实施方式中，气体导入口111设为在元件主体110b的前端面(图3中的元件主体110b的下表面)开口，但并不局限于此。例如，也可以在元件主体110b的侧面(图4中的元件主体110b的上下左右的面)开口。
上述实施方式中，传感器元件110具备多孔质保护层110a，不过，也可以不具备多孔质保护层110a。在这种情况下，元件主体110b的下表面构成传感器元件110的前端面。
实施例
以下，以具体制作气体传感器的例子作为实施例进行说明。应予说明，本发明并不限定于以下实施例。
[实施例1]
图3～图7所示的气体传感器100设为实施例1。实施例1中，最短距离XW设为3.24mm，最小流路宽度Y设为1.06mm。
[实施例2～4]
关于实施例2，使得传感器元件110的位置相对于保护罩120向下方侧移动，以使最短距离XW达到2.89mm，除此以外，与实施例1的气体传感器100相同。关于实施例3，使得传感器元件110的位置相对于保护罩120向下方侧移动，以使最短距离XW达到2.64mm，并增大侧部138d的长度以使得最小流路宽度Y变为0.67mm，除此以外，与实施例1的气体传感器100相同。关于实施例4，使得传感器元件110的位置相对于保护罩120向下方侧移动，以使最短距离XW为2.64mm，并缩短侧部138d的长度以使得最小流路宽度Y变为2.60mm，除此以外，与实施例1的气体传感器100相同。
[比较例1]
图8所示的气体传感器200设为比较例1。比较例1中，最短距离XW设为2.64mm，最小流路宽度Y设为2.88mm。应予说明，关于比较例1，与图8相比，传感器元件110相对于保护罩220的相对位置向下方侧移动，第一台阶部137b位于比传感器元件110的前端面110c更靠上侧的位置，第一台阶部137b的第三圆筒部137a侧的端部位于包含传感器元件110的前端面110c在内的虚拟平面上。
[比较例2、3]
关于比较例2，增大侧部138d的长度以使得最小流路宽度Y变为0.48mm，除此以外，与实施例3的气体传感器100相同。关于比较例3，使得传感器元件110的位置相对于保护罩120向下方移动，以使得最短距离XW达到2.46mm，除此以外，与实施例1的气体传感器100相同。
[浸水量的评价]
对于浸水量的评价采用日本特开2019－158615号公报中记载的浸水试验装置。该浸水试验装置具备：配管，其内部具有气体的流路、且水平地以直线状而配置；送风机(鼓风机)，其设置于配管的上游；压力变动发生器，其设置于配管的下游侧；以及腔室，其是送风机与压力变动发生器之间的配管的一部分，供气体传感器安装。在腔室连接有对腔室施加振动的加振机。该浸水试验装置中，能够利用模拟来自发动机的尾气而得到的气体使水分朝向气体传感器飞溅。浸水试验中，首先，在浸水试验装置的腔室内，以气体传感器的中心轴与配管的轴垂直且相对于水平方向倾斜10°的状态配置气体传感器。接下来，向送风机与腔室之间的配管内供给规定量的水分。接着，利用送风机向配管内供给气体(大气)，利用压力变动发生器使气体的压力发生变动，并且，利用加振机对腔室施加振动。由此，供给至配管内的水分因压力变动的气体而朝向腔室内配置的气体传感器飞溅。在该状态下，对内置于传感器元件的加热器进行驱动并控制加热器功率，使得传感器元件的温度达到100～200℃之间的规定的目标值。将此时的加热器功率的控制值代入事先导出的加热器功率与浸水量之间的关系，由此求出各气体传感器中的传感器元件的浸水量。然后，进行如下判定，即，将浸水量为10μL以下的情形判定为“A(优)”，将超过10μL且20μL以下的情形判定为“B(良)”，将超过20μL且30μL以下的情形判定为“C(合格)”，将超过30μL的情形判定为“F(不合格)”。表1中汇总示出了其结果。
由表1可知，如果最短距离XW为2.64mm以上，以使得上述虚拟光不会到达传感器元件室的内部的方式配设外侧出口及元件室出口，并将最小流路宽度Y设为0.67mm以上2.60mm以下，则能够将浸水量抑制为30μL以下。另外，可知，随着最小流路宽度Y从较小值接近1.06mm附近，浸水量得到抑制，并且，随着最小流路宽度Y从较大值接近1.06mm，浸水量得到抑制。另外，可知，最短距离XW较大时，能够抑制浸水量。由该结果能够推断，最短距离XW优选为2.64mm以上，更优选为2.80mm以上。另外，能够推断，最小流路宽度Y优选为0.67mm以上2.60mm以下，更优选为0.80mm以上2.00mm以下。
表1
Figure BDA0002703651080000211
本申请以2019年10月3日申请的日本专利申请第2019－183076号作为主张优先权的基础，通过引用而将其全部内容都并入本说明书中。
产业上的可利用性
本发明可用于对汽车的尾气等被测定气体中的NOx等特定气体的浓度进行检测的气体传感器。

Claims (8)

1.一种气体传感器，其特征在于，具备：
传感器元件，该传感器元件具有供被测定气体导入的气体导入口，能够检测从该气体导入口流入至内部的该被测定气体的特定气体浓度；
筒状的内侧保护罩，该内侧保护罩在内侧具有内部用于配置所述传感器元件的前端及所述气体导入口的传感器元件室，并且该内侧保护罩配设有作为相对于该传感器元件室的入口的1个以上的元件室入口以及作为相对于该传感器元件室的出口的1个以上的元件室出口；以及
筒状的外侧保护罩，该外侧保护罩配设有作为所述被测定气体从外部进入的入口的1个以上的外侧入口、以及作为所述被测定气体向外部排出的出口的1个以上的外侧出口，该外侧保护罩配设于所述内侧保护罩的外侧，
作为所述外侧保护罩与所述内侧保护罩的二者之间的空间而形成有：作为所述外侧入口与所述元件室入口之间的所述被测定气体的流路而发挥作用的入口侧气体流路；以及作为所述外侧出口与所述元件室出口之间的所述被测定气体的流路而发挥作用、且未与所述入口侧气体流路直接连通的出口侧气体流路，
当将沿着所述传感器元件的中心轴且与所述传感器元件的宽度方向平行的截面设为宽度方向截面、将与所述内侧保护罩的轴向平行且从所述传感器元件的后端朝向所述前端的方向设为下方、且将从所述传感器元件的所述前端朝向所述后端的方向设为上方时，所述内侧保护罩中比所述元件室入口更靠所述下方侧的部分与所述传感器元件在所述宽度方向截面中的最短距离XW为2.64mm以上，
所述元件室出口及所述外侧出口以如下位置关系而配置，即，当从所述外侧保护罩的外部向所述外侧出口照射与所述外侧出口的轴线方向平行的虚拟光时，不会使得所述虚拟光到达所述传感器元件室的内部，并且，所述出口侧气体流路的最小流路宽度Y为0.67mm以上2.60mm以下。
2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，
所述内侧保护罩具备：筒状的第一部分；第二部分，该第二部分设置成比所述第一部分更靠所述下方侧且比所述元件室入口更靠所述下方侧，该第二部分的内径小于所述第一部分的内径；以及台阶部，该台阶部将所述第一部分和所述第二部分连接。
3.根据权利要求1或2所述的气体传感器，其特征在于，
所述内侧保护罩具备有底筒状的前端部，
所述元件室出口配设于所述前端部的侧部而非所述前端部的底部。
4.根据权利要求3所述的气体传感器，其特征在于，
所述外侧出口配设于所述外侧保护罩的底部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的气体传感器，其特征在于，
所述最短距离XW为2.80mm以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的气体传感器，其特征在于，
所述最小流路宽度Y为0.80mm以上2.00mm以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的气体传感器，其特征在于，
所述内侧保护罩具有第一部件和第二部件，
作为所述第一部件与所述第二部件的二者之间的间隙而形成有所述元件室入口，
所述元件室入口的作为所述传感器元件室侧的开口部的元件侧开口部朝向所述下方开口。
8.根据权利要求7所述的气体传感器，其特征在于，
所述第一部件具有将所述传感器元件包围的第一圆筒部，
所述第二部件具有直径大于所述第一圆筒部的直径的第二圆筒部，
所述元件室入口为所述第一圆筒部的外周面与所述第二圆筒部的内周面之间的筒状的间隙。
CN202011030936.0A 2019-10-03 2020-09-27 气体传感器 Pending CN112611837A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-183076 2019-10-03
JP2019183076A JP7261718B2 (ja) 2019-10-03 2019-10-03 ガスセンサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112611837A true CN112611837A (zh) 2021-04-06

Family

ID=74876056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011030936.0A Pending CN112611837A (zh) 2019-10-03 2020-09-27 气体传感器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11460456B2 (zh)
JP (1) JP7261718B2 (zh)
CN (1) CN112611837A (zh)
DE (1) DE102020005911A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7239434B2 (ja) * 2019-10-03 2023-03-14 日本碍子株式会社 ガスセンサ及び保護カバー

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002162377A (ja) * 2000-11-22 2002-06-07 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
US20080073209A1 (en) * 2006-09-21 2008-03-27 Denso Corporation Gas sensor
JP2011158262A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
US20130126352A1 (en) * 2011-11-18 2013-05-23 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor
CN203241368U (zh) * 2013-03-08 2013-10-16 苏爱芳 气体传感器保护罩
JP2014025726A (ja) * 2012-07-24 2014-02-06 Mitsubishi Motors Corp ガスセンサの保護カバー構造
US20150101394A1 (en) * 2013-10-16 2015-04-16 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor
US20160076919A1 (en) * 2013-05-31 2016-03-17 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor
JP2016109693A (ja) * 2014-12-02 2016-06-20 日本碍子株式会社 ガスセンサ
CN106662547A (zh) * 2014-06-30 2017-05-10 株式会社电装 包括传感器元件、壳体以及元件罩的气体传感器
US20170363598A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-21 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor
US20170363596A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-21 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4262743B2 (ja) 2006-12-28 2009-05-13 日本碍子株式会社 ＮＯｘ分解電極及びＮＯｘセンサの製造方法
JP5436774B2 (ja) 2007-12-25 2014-03-05 古河電気工業株式会社 多層プリント基板およびその製造方法
JP5396429B2 (ja) * 2010-05-18 2014-01-22 日本碍子株式会社 ガス濃度検出センサー
JP5993782B2 (ja) 2012-04-17 2016-09-14 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサ
JP6740024B2 (ja) 2016-06-17 2020-08-12 日本碍子株式会社 ガスセンサ
JP6968009B2 (ja) 2018-03-13 2021-11-17 日本碍子株式会社 ガスセンサの被水試験装置及び方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002162377A (ja) * 2000-11-22 2002-06-07 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
US20080073209A1 (en) * 2006-09-21 2008-03-27 Denso Corporation Gas sensor
JP2011158262A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
US20130126352A1 (en) * 2011-11-18 2013-05-23 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor
JP2014025726A (ja) * 2012-07-24 2014-02-06 Mitsubishi Motors Corp ガスセンサの保護カバー構造
CN203241368U (zh) * 2013-03-08 2013-10-16 苏爱芳 气体传感器保护罩
US20160076919A1 (en) * 2013-05-31 2016-03-17 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor
US20150101394A1 (en) * 2013-10-16 2015-04-16 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor
CN106662547A (zh) * 2014-06-30 2017-05-10 株式会社电装 包括传感器元件、壳体以及元件罩的气体传感器
JP2016109693A (ja) * 2014-12-02 2016-06-20 日本碍子株式会社 ガスセンサ
US20170363598A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-21 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor
US20170363596A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-21 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020005911A1 (de) 2021-04-08
US20210102927A1 (en) 2021-04-08
JP2021060220A (ja) 2021-04-15
JP7261718B2 (ja) 2023-04-20
US11460456B2 (en) 2022-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7607340B2 (en) Gas sensor
CN112611836B (zh) 气体传感器及保护罩
EP3006931B1 (en) Gas sensor
CN100580443C (zh) 气体传感器元件及气体传感器
JP6740024B2 (ja) ガスセンサ
EP3029457B1 (en) Gas sensor
JP6740023B2 (ja) ガスセンサ
US10775357B2 (en) Gas sensor
US11933757B2 (en) Gas sensor
CN112611837A (zh) 气体传感器
JP6654416B2 (ja) ガスセンサ
CN112611835B (zh) 气体传感器及保护罩
CN111417849B (zh) 传感器装置
JP7261717B2 (ja) ガスセンサ
US11371975B2 (en) Gas sensor and protective cover
CN111406207B (zh) 传感器装置
JP2017223622A (ja) ガスセンサ
US11921079B2 (en) Gas sensor
JP2022153763A (ja) ガスセンサ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination