DE102017005576A1

DE102017005576A1 - Gassensor

Info

Publication number: DE102017005576A1
Application number: DE102017005576.9A
Authority: DE
Inventors: Yosuke Adachi; Tetsuya Ishikawa; Jumpei Tanaka
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2017-12-21
Also published as: US10775357B2; JP6654516B2; JP2017223619A; US20170363599A1

Abstract

Eine innere Schutzabdeckung 130 eines Gassensors bildet einen Elementkammereinlass 127, der eine erste Außenöffnung 128a, eine zweite Außenöffnung 128b und eine elementseitige Öffnung 129 aufweist. Die zweite Außenöffnung 128b ist so angeordnet, dass der Weg eines Meßobjektgases von der ersten Außenöffnung 128a zur elementseitigen Öffnung 129 des Elementkammereinlasses 127 in seiner Mitte mit einer ersten Gaskammer 122 in Verbindung steht und dass ein Weg existiert, der kürzer als der kürzeste Weg des Meßobjektgases ist, der sich von einem äußeren Einlass 144a durch die erste Außenöffnung 128a zu einem Gaseinlass 111 erstreckt.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gassensor.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Es sind Gassensoren bekannt, die die Konzentration eines vorgegebenen Gases wie NOx oder Sauerstoff in einem Meßobjektgas wie dem Abgas eines Automobils erfassen. In PTL 1 ist beispielsweise ein Gassensor beschrieben, der eine äußere Schutzabdeckung mit einem äußeren Gasloch und eine innere Schutzabdeckung umfasst, die in der Form eines Zylinders mit einer Unterseite ausgebildet, zwischen der äußeren Schutzabdeckung und einem Sensorelement angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie das vordere Ende des Sensorelements bedeckt. Bei dem in PTL 1 beschriebenen Gassensor bildet die innere Schutzabdeckung einen Gasströmungskanal auf dem Weg eines Meßobjektgases vom äußeren Gasloch zu einem Gaseinlass des Sensorelements. Der Gasströmungskanal erstreckt sich von der Hinterseite zur Vorderseite des Sensorelements und ist zu einem Raum geöffnet, in dem der Gaseinlass angeordnet ist. PTL 1 sagt aus, dass es mit dieser Konfiguration möglich ist, sowohl das Ansprechempfindlichkeit bei der Erfassung von Gaskonzentrationen als auch die Wärmehalteeigenschaften des Sensorelements sicherzustellen.
LISTE DER ENTGEGENHALTUNGEN
PATENTLITERATUR

PTL 1 WO 2014/192945 A1

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die Ansprechempfindlichkeit bei der Erfassung von Gaskonzentrationen variiert abhängig von der Geschwindigkeit des um den Gassensor strömenden Meßobjektgases. Die Ansprechempfindlichkeit tendiert dazu, gering zu sein, wenn die Strömungsgeschwindigkeit niedrig ist (z. B. 4 m/s oder weniger beträgt).
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems vorgenommen. Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Reduzierung des Nachlassens der Ansprechempfindlichkeit, wenn ein Meßobjektgas mit einer geringen Geschwindigkeit strömt.
Die vorliegende Erfindung sieht die folgenden Maßnahmen zur Lösung der vorstehend beschriebenen Hauptaufgabe vor.
Ein Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Sensorelement, das einen Gaseinlass aufweist, der ein Meßobjektgas in das Sensorelement einleitet, und das zur Erfassung einer Konzentration eines vorgegebenen Gases in dem Meßobjektgas geeignet ist, das durch den Gaseinlass in das Sensorelement geströmt ist; eine innere Schutzabdeckung, die in ihrem Inneren eine Sensorelementkammer enthält, in der ein vorderes Ende des Sensorelements und der Gaseinlass angeordnet sind, wobei die innere Schutzabdeckung ein oder mehrere Elementkammereinlässe aufweist, die als Eingang in die Sensorelementkammer dienen; und eine äußere Schutzabdeckung, die ein oder mehrere äußere Einlässe aufweist, die als Eingang für das Meßobjektgas von außen dienen, wobei die äußere Schutzabdeckung außerhalb der inneren Schutzabdeckung angeordnet ist. Die äußere Schutzabdeckung und die innere Schutzabdeckung bilden eine erste Gaskammer als zwischen ihnen ausgebildeten Raum. Die erste Gaskammer ist zumindest Teil eines Strömungskanals des Meßobjektgases zwischen dem äußeren Einlass und dem Elementkammereinlass. Die innere Schutzabdeckung bildet den Elementkammereinlass, der eine erste Außenöffnung neben der ersten Gaskammer, eine elementseitige Öffnung neben der Sensorelementkammer, die in einer Vorwärtsrichtung, die von einem hinteren Ende zum vorderen Ende des Sensorelements verläuft, stromabseitig der ersten Außenöffnung angeordnet ist, und eine zweite Außenöffnung aufweist, die so angeordnet ist, dass ein Weg des Meßobjektgases von der ersten Außenöffnung zur elementseitigen Öffnung in seiner Mitte mit der ersten Gaskammer in Verbindung steht und dass ein Weg existiert, der kürzer als der kürzeste Weg des Meßobjektgases ist, der sich vom äußeren Einlass durch die erste Außenöffnung zum Gaseinlass erstreckt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Gassensor strömt das Meßobjektgas um den Gassensor durch den äußeren Einlass der äußeren Schutzabdeckung ein, passiert die erste Gaskammer und den Elementkammereinlass und erreicht den Gaseinlass des Sensorelements. Strömungskanäle, längs derer das Meßobjektgas den Elementkammereinlass passiert, umfassen einen Strömungskanal, der sich durch die erste Außenöffnung erstreckt, und einen Strömungskanal, der sich durch die zweite Außenöffnung erstreckt. Die zweite Außenöffnung ist so angeordnet, dass ein Weg existiert, der kürzer als der kürzeste Weg des Meßobjektgases ist, der sich vom äußeren Einlass durch die erste Außenöffnung zum Gaseinlass erstreckt. Anders ausgedrückt ist die Länge des (auch als zweite kürzeste Wegstrecke P2 bezeichneten) kürzesten Wegs des Meßobjektgases, der sich vom äußeren Einlass durch die zweite Außenöffnung zum Gaseinlass erstreckt, geringer als die Länge des (auch als erste kürzeste Wegstrecke P1 bezeichneten) kürzesten Wegs des Meßobjektgases, der sich vom äußeren Einlass durch die erste Außenöffnung zum Gaseinlass erstreckt. Selbst wenn das Meßobjektgas mit einer geringen Geschwindigkeit strömt, passiert das Meßobjektgas, das durch den äußeren Einlass eingeströmt ist, mit der zweiten Außenöffnung die zweite Außenöffnung und kann den Gaseinlass in relativ kurzer Zeit erreichen. Es ist daher möglich, ein Nachlassen der Ansprechempfindlichkeit zu reduzieren, wenn das Meßobjektgas mit einer geringen Geschwindigkeit strömt. Wenn das Meßobjektgas mit einer hohen Geschwindigkeit oder in einer hohen Menge strömt, wird die Strömungsgeschwindigkeit oder -menge des Meßobjektgases, das den Elementkammereinlass passiert, nicht leicht reduziert, da ein Strömungskanal, der sich durch die erste Außenöffnung erstreckt, sowie ein Strömungskanal vorhanden sind, der sich durch die zweite Außenöffnung erstreckt. Daher kann beispielsweise im Vergleich zu dem Fall, in dem keine erste Außenöffnung vorhanden ist, das Nachlassen der Ansprechempfindlichkeit auch reduziert werden, wenn das Meßobjektgas mit einer hohen Geschwindigkeit strömt.
Bei dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt die zweite kürzeste Wegstrecke P2 ist vorzugsweise 5,0 mm bis 11,0 mm. Wenn die zweite kürzeste Wegstrecke P2 11,0 mm oder weniger beträgt, kann die Wirkung der Verringerung des Nachlassens der Ansprechempfindlichkeit bei einer geringen Strömungsgeschwindigkeit zuverlässiger erzielt werden. Wenn die zweite kürzeste Wegstrecke P2 5,0 mm oder mehr beträgt, können Probleme reduziert werden, die auftreten können, wenn die zweite kürzeste Wegstrecke P2 zu klein ist. Beispiele derartiger Probleme sind, dass externe Giftstoffe und Wasser, die durch den äußeren Einlass einströmen, das Sensorelement leicht erreichen und dass das Sensorelement leicht durch das Meßobjektgas abgekühlt wird. Die zweite kürzeste Wegstrecke P2 beträgt vorzugsweise 10,5 mm oder weniger, bevorzugter 10,0 mm oder weniger, bevorzugter 9,5 mm oder weniger, noch bevorzugter 9,0 mm oder weniger und noch bevorzugter 8,5 mm oder weniger. Je kleiner die zweite kürzeste Wegstrecke P2 ist, desto höher ist die Wirkung der Verringerung des Nachlassens der Ansprechempfindlichkeit bei einer geringen Strömungsgeschwindigkeit. Die zweite kürzeste Wegstrecke P2 kann 6,0 mm oder mehr betragen. Die erste kürzeste Wegstrecke P1 kann jede Länge aufweisen, die größer als die zweite kürzeste Wegstrecke P2 ist. Die erste kürzeste Wegstrecke P1 kann beispielsweise größer als 11,0 mm, größer als oder gleich 13,0 mm oder geringer als oder gleich 20,0 mm sein. Die Differenz zwischen der ersten kürzesten Wegstrecke P1 und der zweiten kürzesten Wegstrecke P2 (P1–P2) kann 3 mm oder mehr, 5 mm oder mehr oder 6 mm oder mehr betragen. Die Differenz (P1 – P2) kann 10 mm oder weniger betragen.
Bei dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung muss die zweite Außenöffnung nicht notwendigerweise zu einem Bereich geöffnet sein, der sich vom äußeren Einlass erstreckt. Selbst wenn bei dieser Konfiguration Wasser durch den äußeren Einlass in das Innere der äußeren Schutzabdeckung eindringt, strömt das Wasser nicht leicht durch die zweite Außenöffnung ein. Es ist daher möglich, zu verhindern, dass Wasser leicht an dem Sensorelement haftet, und die Wärmehalteeigenschaften des Sensorelements zu verbessern.
Bei dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann die äußere Schutzabdeckung ein zylindrisches Trommelteil mit einem seitlichen Abschnitt und eine unteren Abschnitt umfassen; der äußere Einlass kann ein vertikales Loch umfassen, das im unteren Abschnitt des Trommelteils der äußeren Schutzabdeckung angeordnet ist; und wenn das vertikale Loch, die zweite Außenöffnung und eine Mittelachse der äußeren Schutzabdeckung auf eine zur Mittelachse senkrechte Ebene projiziert werden, müssen das projizierte vertikale Loch und die projizierte zweite Außenöffnung einander von der projizierten Mittelachse aus in einer radialen Richtung der äußeren Schutzabdeckung betrachtet nicht notwendigerweise überlagern. Bei dieser Konfiguration sind das im äußeren Einlass vorhandene vertikale Loch und die zweite Außenöffnung in der Umfangsrichtung der äußeren Schutzabdeckung relativ weit voneinander entfernt. Selbst wenn Wasser durch das vertikale Loch in das Innere der äußeren Schutzabdeckung eindringt, strömt das Wasser daher nicht leicht durch zweite Außenöffnung ein. Es ist daher möglich, zu verhindern, dass Wasser leicht an dem Sensorelement haftet, und die Wärmehalteeigenschaften des Sensorelements zu verbessern.
Bei dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann die äußere Schutzabdeckung ein zylindrisches Trommelteil umfassen, das einen seitlichen Abschnitt und eine unteren Abschnitt aufweist, und der seitliche Abschnitt muss nicht notwendigerweise den äußeren Einlass aufweisen. Wenn der seitliche Abschnitt des Trommelteils den äußeren Einlass aufweist, kann leicht Wasser durch den äußeren Einlass ins Innere der äußeren Schutzabdeckung eindringen. Wenn der seitliche Abschnitt den äußeren Einlass nicht aufweist, kann das Ausmaß eines derartigen Eindringens von Wasser reduziert werden. In diesem Fall kann zumindest entweder der untere Abschnitt oder der Eckabschnitt an der Grenze zwischen dem seitlichen Abschnitt und dem unteren Abschnitt den äußeren Einlass aufweisen. Es kann nur der untere Abschnitt oder nur der Eckabschnitt den äußeren Einlass aufweisen.
Bei dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann die innere Schutzabdeckung den Elementkammereinlass derart bilden, dass die elementseitige Öffnung in der Vorwärtsrichtung geöffnet ist. Dadurch kann verhindert werden, dass das Meßobjektgas, das aus der elementseitigen Öffnung ausströmt, senkrecht auf die Oberfläche (mit Ausnahme des Gaseinlasses) des Sensorelements auftrifft, und es kann auch verhindert werden, dass das Meßobjektgas zum Erreichen des Gaseinlasses eine lange Strecke über die Oberfläche des Sensorelements zurücklegt. Es ist daher möglich, eine Abkühlung des Sensorelements zu reduzieren. Da eine Abkühlung des Sensorelements durch Einstellen der Ausrichtung der elementseitigen Öffnung, nicht durch Verringern der Strömungsmenge oder -geschwindigkeit des Meßobjektgases im Inneren der inneren Schutzabdeckung reduziert wird, kann zudem das Nachlassen der Ansprechempfindlichkeit bei der Erfassung von Gaskonzentrationen reduziert werden. Es ist daher möglich, sowohl die Ansprechempfindlichkeit als auch die Wärmehalteeigenschaften des Sensorelements sicherzustellen. Es wird darauf hingewiesen, dass sich ”die elementseitige Öffnung ist in der Vorwärtsrichtung geöffnet” auf den Fall, in dem die elementseitige Öffnung in eine Richtung geöffnet ist, die parallel zur Vorwärtsrichtung des Sensorelements ist, oder auf den Fall bezieht, in dem die elementseitige Öffnung in eine Richtung geöffnet ist, die in Bezug auf die Vorwärtsrichtung so geneigt ist, dass sie mit zunehmendem Abstand vom hinteren Ende zum vorderen Ende des Sensorelements näher an das Sensorelement gelangt.
Bei dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann die innere Schutzabdeckung einen ersten zylindrischen Abschnitt, der das Sensorelement umgibt, und einen zweiten zylindrischen Abschnitt aufweisen, der einen größeren Durchmesser als der erste zylindrische Abschnitt aufweist; der erste zylindrische Abschnitt und der zweite zylindrische Abschnitt können die erste Außenöffnung als Öffnung eines zylindrischen Spalts zwischen einem äußeren Umfang des ersten zylindrischen Abschnitts und einem inneren Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts bilden, wobei die Öffnung neben der ersten Gaskammer liegt, und die elementseitige Öffnung als Öffnung des zylindrischen Spalts neben der Sensorelementkammer bilden; und der zweite zylindrische Abschnitt kann die zweite Außenöffnung aufweisen, die eine Verbindung des zylindrischen Spalts mit der ersten Gaskammer ermöglicht.
Bei dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann die innere Schutzabdeckung ein oder mehrere Elementkammerauslässe aufweisen, die als Ausgang aus der Sensorelementkammer dienen; die äußere Schutzabdeckung kann einen oder mehrere äußere Auslässe aufweisen, die als Ausgang für das Meßobjektgas nach außen dienen; und die äußere Schutzabdeckung und die innere Schutzabdeckung können eine zweite Gaskammer als zwischen ihnen ausgebildeten Raum bilden, wobei die zweite Gaskammer zumindest Teil eines Strömungskanals des Meßobjektgases zwischen dem äußeren Auslass und dem Elementkammerauslass ist und die zweite Gaskammer nicht direkt mit der ersten Gaskammer verbunden ist. In diesem Fall kann die äußere Schutzabdeckung ein zylindrisches Trommelteil, das den äußeren Einlass aufweist, und einen vorderen Endabschnitt umfassen, der den äußeren Auslass aufweist, in der Form eines Zylinders mit einer Unterseite ausgebildet ist und einen kleineren Innendurchmesser als das Trommelteil aufweist, wobei der vordere Endabschnitt in der Vorwärtsrichtung stromabseitig des Trommelteils angeordnet ist; und die äußere Schutzabdeckung und die innere Schutzabdeckung können die erste Gaskammer als Raum zwischen dem Trommelteil der äußeren Schutzabdeckung und der inneren Schutzabdeckung und die zweite Gaskammer als Raum zwischen dem vorderen Endabschnitt der äußeren Schutzabdeckung und der innere Schutzabdeckung bilden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Gassensor 100 darstellt, der an einem Rohr 20 angebracht ist.
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß 1.
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B gemäß 2.
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C gemäß 3.
5 ist eine Schnittansicht einer äußeren Schutzabdeckung 140 entlang der Linie C-C gemäß 3.
6 ist eine Ansicht auf den Pfeil D gemäß 3.
7 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines in 3 dargestellten Elementkammereinlasses 127 und seiner Umgebung.
8 ist ein Diagramm, das Anwesenheitsbereiche B1 vertikaler Löcher 144c und Anwesenheitsbereiche B2 zweiter Außenöffnungen 128b darstellt.
9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils eines Querschnitts E-E gemäß 4 längs des Verlaufs einer ersten kürzesten Wegstrecke P1.
10 ist eine Schnittansicht, die die Position eines Querschnitts F-F längs des Verlaufs einer zweiten kürzesten Wegstrecke P2 zeigt.
11 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Querschnitts F-F gemäß 10.
12 ist eine Schnittansicht der äußeren Schutzabdeckung 140, die horizontale Löcher 144b und 147b aufweist.
13 ist eine perspektivische Ansicht der äußeren Schutzabdeckung 140 mit den horizontalen Löchern 144b und 147b.
14 ist eine Schnittansicht äußerer Auslässe 147a, die Ecklöcher 147d umfassen.
15 ist eine Schnittansicht eines Elementkammereinlasses 227 gemäß einer Modifikation.
16 ist eine vertikale Schnittansicht eines Gassensors 300 gemäß einer Modifikation.
17 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Strömungsgeschwindigkeit V und einer Reaktionszeit bei experimentellen Beispielen 1 und 2 zeigt.
AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Erfindung werden unter Verwendung der Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein schematisches Diagramm, das darstellt einen Gassensor 100, der an einem Rohr 20 angebracht ist. 2 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A gemäß 1. 3 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie B-B gemäß 2. 4 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie C-C gemäß 3. 5 ist eine Schnittansicht einer äußeren Schutzabdeckung 140 entlang einer Linie C-C gemäß 3. Es wird darauf hingewiesen, dass 5 ein Diagramm ist, das durch Entfernen eines ersten zylindrischen Abschnitts 134, eines zweiten zylindrischen Abschnitts 136, eines Endabschnitts 138 und eines Sensorelements 110 aus 4 erhalten wurde. 6 ist eine Ansicht auf den Pfeil D gemäß 3. 7 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines in 3 dargestellten Elementkammereinlasses 127 und seiner Umgebung.
Wie in 1 dargestellt, ist der Gassensor 100 an dem Rohr 20, das ein Abgasweg aus einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs ist, angebracht und in dieses eingesetzt. Der Gassensor 100 ist so konfiguriert, dass er die Konzentration zumindest einer der Gaskomponenten wie NOx und O₂ erfasst, die im Abgas (Meßobjektgas) des Verbrennungsmotors enthalten sind. Wie in 2 dargestellt, ist der Gassensor 100 im Inneren des Rohrs 20 befestigt, wobei die Mittelachse des Gassensors 100 senkrecht zum Strom des Meßobjektgases in dem Rohr 20 ist. Der Gassensor 100 kann so im Inneren des Rohrs 20 befestigt sein, dass die Mittelachse des Gassensors 100 senkrecht zum Strom des Meßobjektgases in dem Rohr 20 ist und in Bezug auf die vertikale Richtung um einen vorgegebenen Winkel (z. B. 45°) geneigt ist.
Wie in 3 dargestellt, umfasst der Gassensor 100 das Sensorelement 110, das die Funktion hat, die Konzentration eines vorgegebenen Gases in dem Meßobjektgas zu erfassen, und eine Schutzabdeckung 120, die so konfiguriert ist, dass sie das Sensorelement 110 schützt. Zudem umfasst der Gassensor 100 ein Metallgehäuse 102 und eine metallene Mutter 103 mit einem äußeren Umfang mit Außengewinde. Das Gehäuse 102 wird in ein Befestigungselement 22 eingeführt, das an das Rohr 20 geschweißt ist und einen inneren Umfang mit Innengewinde aufweist. Durch Einführen der Mutter 103 in das Befestigungselement 22 wird das Gehäuse 102 im Inneren des Befestigungselements 22 befestigt. Der Gassensor 100 wird so im Inneren des Rohrs 20 befestigt. Es wird darauf hingewiesen, dass das Meßobjektgas in dem Rohr 20 gemäß 3 von links nach rechts strömt.
Das Sensorelement 110 ist ein langes, schmales, plattenartiges Element, das eine mehrschichtige Struktur aus sauerstoffionenleitenden Festelektrolytschichten wie Zirkoniumoxidschichten (ZrO2-Schichten) aufweist. Das Sensorelement 110 weist einen Gaseinlass 111 auf, der das Meßobjektgas in das Sensorelement 110 einleitet. Das Sensorelement 110 ist so konfiguriert, dass es zur Erfassung der Konzentration eines vorgegebenen Gases (z. B. NOx oder O₂) in dem Meßobjektgas geeignet ist, das durch den Gaseinlass 111 einströmt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Gaseinlass 111 zur vorderen Endfläche des Sensorelements 110 (d. h. zur gemäß 3 unteren Stirnseite des Sensorelements 110) geöffnet. Das Sensorelement 110 weist eine darin vorgesehene Heizvorrichtung auf, die als Temperaturregler dient, der das Sensorelement 110 erwärmt und die Wärme in dem Sensorelement 110 hält. Die Struktur des Sensorelements 110 und das Prinzip der Erfassung von Gaskonzentrationen durch das Sensorelement 110 sind bekannt und beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 2008-164411 beschriebenen. Das vordere Ende (oder gemäß 3 untere Ende) und der Gaseinlass 111 des Sensorelements 110 sind in einer Sensorelementkammer 124 angeordnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Richtung vom hinteren Ende zum vorderen Ende des Sensorelements 110 (d. h. gemäß 3 die Abwärtsrichtung) als ”Vorwärtsrichtung” bezeichnet wird.
Das Sensorelement 110 weist eine auf ihm ausgebildete poröse Schutzschicht 110a auf, die zumindest einen Teil der Oberfläche des Sensorelements 110 bedeckt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die poröse Schutzschicht 110a auf fünf der sechs Stirnseiten des Sensorelements 110 ausgebildet. Die poröse Schutzschicht 110a bedeckt damit im Wesentlichen die gesamte im Inneren der Sensorelementkammer 124 freiliegende Oberfläche des Sensorelements 110. Genauer bedeckt die poröse Schutzschicht 110a die gesamte vordere Endfläche (oder gemäß 3 untere Stirnseite) des Sensorelements 110, die den Gaseinlass 111 aufweist. Die poröse Schutzschicht 110a bedeckt Teile der vier Stirnseiten, die mit der vorderen Endfläche des Sensorelements 110 verbunden sind (d. h. gemäß 4 der oberen, der unteren, der rechten und der linken Stirnseite des Sensorelements 110), in der Nähe der vorderen Endfläche des Sensorelements 110. Die poröse Schutzschicht 110a verhindert beispielsweise, dass Wasser in dem Meßobjektgas an dem Sensorelement 110 haftet und Risse darin verursacht. Die poröse Schutzschicht 110a verhindert auch, dass eine in dem Meßobjektgas enthaltene Ölkomponente an einer (nicht dargestellten) Elektrode auf der Oberfläche des Sensorelements 110 haftet. Die poröse Schutzschicht 110a ist aus einem porösen Körper, wie einem porösen Aluminiumoxidkörper, einem porösen Zirkoniumoxidkörper, einem porösen Spinellkörperl, einem porösen Cordieritkörper, einem porösen Titaniakörper oder einem porösen Magnesiakörper ausgebildet. Die poröse Schutzschicht 110a kann beispielsweise durch Plasmaspritzen, Siebdruck oder Tauchen gebildet werden. Die poröse Schutzschicht 110a bedeckt auch den Gaseinlass 111. Da die poröse Schutzschicht 110a jedoch ein poröser Körper ist, kann das Meßobjektgas durch die poröse Schutzschicht 110a strömen und den Gaseinlass 111 erreichen. Die Stärke der porösen Schutzschicht 110a beträgt beispielsweise 100 μm bis 700 μm, ist jedoch nicht im Besonderen darauf beschränkt.
Die Schutzabdeckung 120 ist so angeordnet, dass sie das Sensorelement 110 umgibt. Die Schutzabdeckung 120 umfasst eine innere Schutzabdeckung 130, die die Form eines Zylinders mit einer Unterseite aufweist und so konfiguriert ist, dass die das vordere Ende des Sensorelements 110 bedeckt, und die äußere Schutzabdeckung 140, die die Form eines Zylinders mit einer Unterseite aufweist und so konfiguriert ist, dass sie die innere Schutzabdeckung 130 bedeckt. Eine erste Gaskammer 122 und eine zweite Gaskammer 126 sind jeweils als von der inneren Schutzabdeckung 130 und der äußeren Schutzabdeckung 140 umgebener Raum ausgebildet, und die Sensorelementkammer 124 ist als von der inneren Schutzabdeckung 130 umgebener Raum ausgebildet. Der Gassensor 100, das Sensorelement 110, die innere Schutzabdeckung 130 und die äußere Schutzabdeckung 140 teilen die gleiche Mittelachse. Die Schutzabdeckung 120 ist aus einem Metall (z. B. rostfreiem Stahl) gefertigt.
Die innere Schutzabdeckung 130 umfasst ein erstes Element 131 und ein zweites Element 135. Das erste Element 131 weist einen zylindrischen Abschnitt 132 mit großem Durchmesser, den ersten zylindrischen Abschnitt 134, der eine zylindrische Form und kleineren Durchmesser als der Abschnitt 132 mit großem Durchmesser aufweist, und eine Stufenabschnitt 133 auf, der den Abschnitt 132 mit großem Durchmesser mit dem ersten zylindrischen Abschnitt 134 verbindet. Der erste zylindrische Abschnitt 134 umgibt das Sensorelement 110. Das zweite Element 135 weist den zweiten zylindrischen Abschnitt 136, der einen größeren Durchmesser als der erste zylindrische Abschnitt 134 hat, den Endabschnitt 138, der die Form eines umgekehrten, abgeschnittenen Konus aufweist und in der Vorwärtsrichtung des Sensorelements 110 stromabseitig des zweiten zylindrischen Abschnitts 136 (d. h. gemäß 3 unterhalb des zweiten zylindrischen Abschnitts 136) angeordnet ist, und einen Verbindungsabschnitt 137 auf, der den zweiten zylindrischen Abschnitt 136 mit dem Endabschnitt 138 verbindet. Der Endabschnitt 138 weist in der Mitte seiner unteren Oberfläche einen (auch als inneres Gasloch bezeichneten) kreisförmigen Elementkammerauslass 138a auf. Der Elementkammerauslass 138a steht mit der Sensorelementkammer 124 und der zweiten Gaskammer 126 in Verbindung und dient als Ausgang für das Meßobjektgas aus der Sensorelementkammer 124. Der Durchmesser des Elementkammerauslasses 138a beträgt beispielsweise 0,5 mm bis 2,6 mm, ist jedoch nicht im Besonderen darauf beschränkt. Der Elementkammerauslass 138a ist in der Vorwärtsrichtung des Sensorelements 110 stromabseitig des Gaseinlasses 111 (d. h. gemäß 3 unterhalb des Gaseinlasses 111) angeordnet. Anders ausgedrückt ist der Elementkammerauslass 138a weiter als der Gaseinlass 111 vom hinteren Ende des Sensorelements 110 (d. h. gemäß 3 von dem (nicht dargestellten) oberen Ende des Sensorelements 110) entfernt (d. h. gemäß 3 unterhalb des Gaseinlasses 111) angeordnet.
Der Abschnitt 132 mit großem Durchmesser, der erste zylindrische Abschnitt 134, der zweite zylindrische Abschnitt 136 und der Endabschnitt 138 teilen die gleiche Mittelachse. Der Abschnitt 132 mit großem Durchmesser steht an seinem inneren Umfang mit dem Gehäuse 102 in Kontakt, und dadurch wird das erste Element 131 an dem Gehäuse 102 befestigt. Das zweite Element 135 steht am äußeren Umfang seines Verbindungsabschnitts 137 mit dem inneren Umfang der äußeren Schutzabdeckung 140 in Kontakt und ist durch Schweißen oder dergleichen daran befestigt. Alternativ kann das zweite Element 135 befestigt werden, indem der Außendurchmesser des Endabschnitts 138 geringfügig größer als der Innendurchmesser eines vorderen Endabschnitts 146 der äußeren Schutzabdeckung 140 gestaltet und der Endabschnitt 138 in den vorderen Endabschnitt 146 pressgepasst wird.
Der innere Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 136 weist mehrere Vorsprünge 136a auf, die zum äußeren Umfang des ersten zylindrischen Abschnitts 134 vorstehen und mit diesem in Kontakt stehen. Wie in 4 dargestellt, sind drei Vorsprünge 136a gleichmäßig längs der Umfangsrichtung des inneren Umfangs des zweiten zylindrischen Abschnitts 136 beabstandet. Die Vorsprünge 136a sind im Wesentlichen halbkugelförmig. Mit den Vorsprüngen 136a wird es leichter, die Positionsbeziehung zwischen dem ersten zylindrischen Abschnitt 134 und dem zweiten zylindrischen Abschnitt 136 festzulegen. Die Vorsprünge 136a drücken vorzugsweise den äußeren Umfang des ersten zylindrischen Abschnitts 134 in der radialen Richtung nach innen. Dies ermöglicht eine zuverlässigere Festlegung der Positionsbeziehung zwischen dem ersten zylindrischen Abschnitt 134 und dem zweiten zylindrischen Abschnitt 136 durch die Vorsprünge 136a. Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Vorsprünge 136a nicht auf drei beschränkt ist und zwei oder mehr als vier betragen kann. Zur stabilen Festlegung des ersten zylindrischen Abschnitts 134 und des zweiten zylindrischen Abschnitts 136 an ihren Positionen sind vorzugsweise drei oder mehr Vorsprünge 136a vorhanden.
Die innere Schutzabdeckung 130 weist den Elementkammereinlass 127 (siehe 3, 4 und 7) auf, der als Eingang für das Meßobjektgas zur Sensorelementkammer 124 dient. Der Elementkammereinlass 127 umfasst einen zylindrischen Spalt (einen Gasströmungskanal) zwischen dem äußeren Umfang des ersten zylindrischen Abschnitts 134 und dem inneren Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 136. Der Elementkammereinlass 127 weist eine erste Außenöffnung 128a neben der ersten Gaskammer 122, der ein Raum ist, der mehrere in seinem Inneren angeordnete äußere Einlässe 144a aufweist, mehrere ebenfalls neben der ersten Gaskammer 122 angeordnete zweite Außenöffnungen 128b, und eine elementseitige Öffnung 129 neben der Sensorelementkammer 124 auf, die ein Raum ist, in dem der Gaseinlass 111 angeordnet ist.
Die erste Außenöffnung 128a ist eine Öffnung an einem Endabschnitt (oder gemäß den 3 und 7 oberen Endabschnitt) des zylindrischen Spalts zwischen dem ersten zylindrischen Abschnitt 134 und dem zweiten zylindrischen Abschnitt 136, und der Endabschnitt befindet sich neben der ersten Gaskammer 122. Die erste Außenöffnung 128a ist näher am hinteren Ende des Sensorelements 110 (d. h. gemäß 3 dem (nicht dargestellten) oberen Ende des Sensorelements 110) ausgebildet als die elementseitige Öffnung 129. Anders ausgedrückt ist die elementseitige Öffnung 129 in der Vorwärtsrichtung stromabseitig der ersten Außenöffnung 128a angeordnet. Dementsprechend ist auf dem Weg des Meßobjektgases von einem der äußeren Einlässe 144a zum Gaseinlass 111 ein Strömungskanal, der sich durch die erste Außenöffnung 128a zur elementseitigen Öffnung 129 des Elementkammereinlasses 127 erstreckt, ein Strömungskanal von der Hinterseite (oder gemäß 3 oberen Seite) zur Vorderseite (oder der gemäß 3 unteren Seite) des Sensorelements 110. Ebenso ist der Strömungskanal, der sich durch die erste Außenöffnung 128a zur elementseitigen Öffnung 129 erstreckt, ein zur Richtung des Sensorelements 110 von hinten nach vorne paralleler Strömungskanal (d. h. gemäß 3 ein Strömungskanal in der Richtung von oben nach unten).
Die zweiten Außenöffnungen 128b sind mehrere (bei der vorliegenden Ausführungsform sechs) entlang der Umfangsrichtung des zweiten zylindrischen Abschnitts 136 gleichmäßig beabstandete horizontale Löcher (siehe 4). Die zweiten Außenöffnungen 128b sind im zweiten zylindrischen Abschnitt 136 angeordnet und verlaufen vom äußeren Umfang zum inneren Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 136 durch den zweiten zylindrischen Abschnitt 136. Die zweiten Außenöffnungen 128b sind in der Form eines Kreises (eines vollkommenen Kreises) ausgebildete Löcher. Der Durchmesser jeder der zweiten Außenöffnungen 128b beträgt beispielsweise 1 mm bis 2 mm, ist jedoch nicht im Besonderen darauf beschränkt. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform sämtliche zweiten Außenöffnungen 128b den gleichen Durchmesser aufweisen. Die Gesamtquerschnittsfläche der zweiten Außenöffnungen 128b beträgt beispielsweise 1 mm² bis 4 mm². Die Querschnittsfläche jeder der zweiten Außenöffnungen 128b ist eine Fläche in der zur Richtung des Meßobjektgases, das die zweite Außenöffnung 128b passiert, senkrechten Richtung (d. h. bei der vorliegenden Ausführungsform der Richtung vom äußeren Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 136 zur Mittelachse). Die zweiten Außenöffnungen 128b ermöglichen jeweils, dass der Weg des Meßobjektgases von der ersten Außenöffnung 128a zur elementseitigen Öffnung 129 des Elementkammereinlasses 127 (d. h. zu dem zylindrischen Spalt) in seiner Mitte mit der ersten Gaskammer 122 verbunden ist. Dementsprechend vereinigt sich das durch die erste Außenöffnung 128a in den Elementkammereinlass 127 strömende Meßobjektgas mit dem durch die zweite Außenöffnung 128b in den Elementkammereinlass 127 strömenden Meßobjektgas und strömt durch die elementseitige Öffnung 129 aus. Die zweiten Außenöffnungen 128b sind näher am hinteren Ende des Sensorelements 110 ausgebildet als die elementseitige Öffnung 129. Dementsprechend ist auf dem Weg des Meßobjektgases von einem der äußeren Einlässe 144a zum Gaseinlass 111 ein Strömungskanal, der sich durch die zweite Außenöffnung 128b zur elementseitigen Öffnung 129 des Elementkammereinlasses 127 erstreckt, ein Strömungskanal von der Hinterseite (oder gemäß 3 oberen Seite) zur Vorderseite (oder gemäß 3 unteren Seite) des Sensorelements 110. Die zweiten Außenöffnungen 128b sind näher an den äußeren Einlässen 144a angeordnet als die erste Außenöffnung 128a. Dies bedeutet, dass der kürzeste Abstand zwischen dem äußeren Einlass 144a (hier dem vertikalen Loch 144c), der unter sämtlichen äußeren Einlässen 144a am nächsten an einer der zweiten Außenöffnungen 128b liegt, und der zweiten Außenöffnung 128b geringer als der kürzeste Abstand zwischen dem äußeren Einlass 144a (hier dem vertikalen Loch 144c), der unter sämtlichen äußeren Einlässen 144a am nächsten an der ersten Außenöffnung 128a liegt, und der ersten Außenöffnung 128a ist.
Die elementseitige Öffnung 129 ist vorzugsweise in einem Abstand A1 (siehe 7) von –1,5 mm oder mehr von dem Gaseinlass 111 ausgebildet. Der Abstand A1 kann größer oder gleich 0 mm sein oder 1,5 mm übersteigen. Es wird darauf hingewiesen, dass der Abstand A1 ein Abstand in der Richtung des Sensorelements 110 von hinten nach vorne (oder gemäß 3 der Richtung von oben nach unten) ist und die Richtung vom vorderen Ende zum hinteren Ende (d. h. gemäß 3 die Aufwärtsrichtung) als positiv definiert ist. In der Richtung des Sensorelements 110 von hinten nach vorne ist der Abstand A1 ein Abstand zwischen einem Endabschnitt der Öffnung des Gaseinlasses 111, die am nächsten an der elementseitigen Öffnung 129 liegt, und einem Endabschnitt der elementseitigen Öffnung 129, die am nächsten am Gaseinlass 111 liegt. Wenn der Gaseinlass gemäß 3 ein horizontales Loch ist, das in der Seitenfläche des Sensorelements 110 geöffnet ist, und die elementseitige Öffnung 129 zwischen dem oberen und dem unteren Ende der Öffnung des Gaseinlasses angeordnet ist, hat der Abstand A1 einen Wert von 0 mm. Die Obergrenze des Abstands A1 wird durch die Formen der inneren Schutzabdeckung 130 und der Sensorelementkammer 124 bestimmt. Der Abstand A1 kann 7,5 mm oder weniger, 5 mm oder weniger oder 2 mm oder weniger betragen, ist jedoch nicht im Besonderen darauf beschränkt.
Die elementseitige Öffnung 129 ist in einem Abstand A2 (siehe 7) von dem Sensorelement 110 ausgebildet. Der Abstand A2 ist ein Abstand in einer zur Richtung des Sensorelements 110 von hinten nach vorne senkrechten Richtung. In der zur Richtung des Sensorelements 110 von hinten nach vorne senkrechten Richtung ist der Abstand A2 ein Abstand zwischen einem Abschnitt des Sensorelements 110, der am nächsten an der elementseitigen Öffnung 129 liegt, und einem Endabschnitt der elementseitigen Öffnung 129, die am nächsten an dem Sensorelement 110 liegt. Durch eine Vergrößerung des Abstands A2 entfernen sich das Sensorelement 110 und die elementseitige Öffnung 129 weiter voneinander, und dadurch wird die Wirkung einer Reduzierung der Abkühlung des Sensorelements 110 verbessert. Der Abstand A2 beträgt beispielsweise 0,6 mm bis 3,0 mm, ist jedoch nicht im Besonderen darauf beschränkt. Die elementseitige Öffnung 129 ist in der Richtung vom hinteren Ende zum vorderen Ende des Sensorelements 110 geöffnet und parallel zur Richtung des Sensorelements 110 von hinten nach vorne. Dies bedeutet, dass die elementseitige Öffnung 129 gemäß den 3 und 7 in der Abwärtsrichtung (direkt nach unten) geöffnet ist. Daher ist das Sensorelement 110 an einer anderen Position als ein durch imaginäres Verlängern des Elementkammereinlasses 127 von der elementseitigen Öffnung 129 definierter Bereich (d. h. gemäß den 3 und 7 an einer anderen Position als einem Bereich direkt unterhalb der elementseitigen Öffnung 129) angeordnet. Dadurch kann verhindert werden, dass das aus der elementseitigen Öffnung 129 strömende Meßobjektgas direkt auf die Oberfläche des Sensorelements 110 trifft, und eine Abkühlung des Sensorelements 110 kann reduziert werden.
Die erste Außenöffnung 128a ist in einem Abstand A3 (siehe 7) vom äußeren Einlass 144a ausgebildet. Es wird darauf hingewiesen, dass der Abstand A3 ein Abstand in der Richtung des Sensorelements 110 von hinten nach vorne (oder gemäß den 3 und 7 der Richtung von oben nach unten) ist, und die Richtung vom vorderen Ende zum hinteren Ende als positiv definiert ist wie im Fall des Abstands A1. In der Richtung des Sensorelements 110 von hinten nach vorne ist der Abstand A3 ein Abstand zwischen einem Endabschnitt der Öffnung des äußeren Einlasses 144a, der am nächsten an der ersten Außenöffnung 128a liegt, und einen Endabschnitt der ersten Außenöffnung 128a, der am nächsten an dem äußeren Einlass 144a liegt. Bei der vorliegenden Ausführungsform, bei der das vertikale Loch 144c als äußerer Einlass 144a ausgebildet ist, liegt ein oberes Ende des vertikalen Lochs 144c (d. h. eine Öffnungsebene des vertikalen Lochs 144c neben der ersten Gaskammer 122) in der Richtung von oben nach unten gemäß 3 am nächsten an der ersten Außenöffnung 128a. Wie in 7 dargestellt, ist daher der Abstand zwischen dem oberen Ende des vertikalen Lochs 144c und der ersten Außenöffnung 128a als Abstand A3 definiert. Die erste Außenöffnung 128a kann so ausgebildet sein, dass der Abstand A3 einen Wert hat, der größer oder gleich 0 oder ein positiver Wert ist, oder sie kann so ausgebildet sein, dass der Abstand A3 einen Wert hat, der kleiner oder gleich 0 oder ein negativer Wert ist. Der Abstand A3 hat beispielsweise einen negativen Wert, wenn die äußeren Einlässe 144a ein horizontales Loch umfassen, das so in einem seitlichen Abschnitt 143a angeordnet ist, dass es in der Richtung von oben nach unten gemäß 3 höher als die erste Außenöffnung 128a liegt und dann der Abstand zwischen diesem horizontalen Loch und der ersten Außenöffnung 128a in der Richtung von oben nach unten geringer als der Abstand zwischen dem vertikalen Loch 144c und der ersten Außenöffnung 128a in der Richtung von oben nach unten ist. Es ist jedoch vorzuziehen, dass der Abstand A3 einen Wert aufweist, der größer oder gleich 0 ist. Anders ausgedrückt ist es vorzuziehen, dass die erste Außenöffnung 128a näher am hinteren Ende des Sensorelements 110 (d. h. an dem (nicht dargestellten) gemäß 3 oberen Ende des Sensorelements 110) liegt als zumindest einer der äußeren Einlässe 144a. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es vorzuziehen, dass die erste Außenöffnung 128a auf der gleichen Ebene wie das obere Ende des vertikalen Lochs 144c oder darüber angeordnet ist. Noch bevorzugter beträgt der Abstand A3 3 mm oder mehr.
Die zweite Außenöffnung 128b ist in einem Abstand A6 (siehe 7) vom äußeren Einlass 144a ausgebildet. Wie der Abstand A3 ist der Abstand A6 ein Abstand in der Richtung des Sensorelements 110 von hinten nach vorne (oder gemäß den 3 und 7 der Richtung von oben nach unten), und die Richtung vom vorderen Ende zum hinteren Ende ist als positiv definiert. Es wird darauf hingewiesen, dass der Abstand A6 die Definition des Abstands A3 mit der Ausnahme teilt, dass der Abstand A6 ein Abstand zur zweiten Außenöffnung 128b ist. Dementsprechend ist der Abstand A6 bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 7 dargestellt, der Abstand zwischen dem oberen Ende des vertikalen Lochs 144c und der zweiten Außenöffnung 128b. Die zweite Außenöffnung 128b kann so ausgebildet sein, dass der Abstand A6 einen Wert hat, der größer oder gleich 0 oder ein positiver Wert ist, oder sie kann so ausgebildet sein, dass der Abstand A6 einen Wert hat, der kleiner oder gleich 0 oder ein negativer Wert ist. Der Abstand A6 beträgt beispielsweise –3 mm bis 3 mm, ist jedoch nicht im Besonderen darauf beschränkt. Der Abstand A6 kann –2 mm oder mehr, –1 mm oder mehr, 2 mm oder weniger oder 1 mm oder weniger betragen. Die Position der zweiten Außenöffnung 128b kann so festgelegt werden, dass der Abstand A6 einen kleineren absoluten Wert als der Abstand A3 aufweist. Bei der vorliegenden Ausführungsform, bei der die zweiten Außenöffnungen 128b in der Vorwärtsrichtung stromabseitig der ersten Außenöffnung 128a angeordnet sind, weist der Abstand A6 einen kleineren absoluten Wert als der Abstand A3 auf.
Der äußere Umfang des ersten zylindrischen Abschnitts 134 und der innere Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 136 sind an der elementseitigen Öffnung 129 in der radialen Richtung des Zylinders um einen Abstand A4 und an der ersten Außenöffnung 128a in der radialen Richtung des Zylinders um einen Abstand A5 voneinander getrennt. Ebenso sind der äußere Umfang des ersten zylindrischen Abschnitts 134 und der innere Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 136 an einem Abschnitt (gemäß dem in 4 dargestellten Querschnitt), an dem die Vorsprünge 136a mit dem ersten zylindrischen Abschnitt 134 in Kontakt stehen, um einen Abstand A7 voneinander getrennt. Der Abstand A4, der Abstand A5 und der Abstand A7 betragen jeweils beispielsweise 0,3 mm bis 2,4 mm, sind jedoch nicht im Besonderen darauf beschränkt. Durch Einstellen der Werte des Abstands A4 und des Abstands A5 wird es möglich, den Öffnungsbereich der elementseitigen Öffnung 129 und den Öffnungsbereich der ersten Außenöffnung 128a einzustellen. Bei der vorliegenden Ausführungsform stimmen der Abstand A4, der Abstand A5 und der Abstand A7 überein, und der Öffnungsbereich der elementseitigen Öffnung 129 und der Öffnungsbereich der ersten Außenöffnung 128a stimmen überein. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Abstand A4 (der Abstand A5, der Abstand A1) die Hälfte der Differenz zwischen dem Außendurchmesser des ersten zylindrischen Abschnitts 134 und dem Innendurchmesser des zweiten zylindrischen Abschnitts 136. Der Abstand zwischen der elementseitigen Öffnung 129 und der ersten Außenöffnung 128a in der Richtung von oben nach unten, d. h. eine Länge L1 des Elementkammereinlasses 127 in der Richtung von oben nach unten, ist beispielsweise größer als 0 mm und kleiner oder gleich 6,6 mm, ist jedoch nicht im Besonderen darauf beschränkt. Der Abstand zwischen der elementseitigen Öffnung 129 und der zweiten Außenöffnung 128b, d. h. eine Länge L2 des Elementkammereinlasses 127 in der Richtung von oben nach unten, ist beispielsweise größer als 0 mm und kleiner oder gleich 5 mm, ist jedoch nicht im Besonderen darauf beschränkt. Die Länge L2 kann 3 mm oder weniger oder 1 mm oder weniger betragen.
Wie in 3 dargestellt, weist die äußere Schutzabdeckung 140 einen zylindrischen Abschnitt 142 mit großem Durchmesser, ein zylindrisches Trommelteil 143, das mit dem Abschnitt 142 mit großem Durchmesser verbunden ist und einen kleineren Durchmesser als der Abschnitt 142 mit großem Durchmesser aufweist, und einen vorderen Endabschnitt 146 auf, der die Form eines Zylinders mit einer Unterseite aufweist und einen kleineren Innendurchmesser als das Trommelteil 143 hat. Das Trommelteil 143 weist den seitlichen Abschnitt 143a, der eine Seitenfläche aufweist, die sich entlang der Richtung der Mittelachse der äußeren Schutzabdeckung 140 (d. h. gemäß 3 entlang der Richtung von oben nach unten) erstreckt, und einen Stufenabschnitt 143b auf, der als unterer Abschnitt des Trommelteils 143 dient und den seitlichen Abschnitt 143a mit dem vorderen Endabschnitt 146 verbindet. Es wird darauf hingewiesen, dass der Abschnitt 142 mit großem Durchmesser, das Trommelteil 143 und der vordere Endabschnitt 146 die gleiche Mittelachse wie die innere Schutzabdeckung 130 aufweisen. Der Abschnitt 142 mit großem Durchmesser steht an seinem inneren Umfang mit dem Gehäuse 102 und dem Abschnitt 132 mit großem Durchmesser in Kontakt, und dadurch wird die äußere Schutzabdeckung 140 an dem Gehäuse 102 befestigt. Das Trommelteil 143 ist so angeordnet, dass es die äußeren Umfänge des ersten zylindrischen Abschnitts 134 und des zweiten zylindrischen Abschnitts 136 bedeckt. Der vordere Endabschnitt 146 ist so angeordnet, dass er den Endabschnitt 138 bedeckt, und steht an seinem inneren Umfang mit dem äußeren Umfang des Verbindungsabschnitts 137 in Kontakt. Der vordere Endabschnitt 146 weist eine Seitenfläche, die sich entlang der Richtung der Mittelachse der äußeren Schutzabdeckung 140 (d. h. gemäß 3 entlang der Richtung von oben nach unten) erstreckt, und einen seitlichen Abschnitt 146a, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des seitlichen Abschnitts 143a ist, und einen unteren Abschnitt 146b auf, der die Unterseite der äußeren Schutzabdeckung 140 ist. Der vordere Endabschnitt 146 ist in der Vorwärtsrichtung stromabseitig des Trommelteils 143 angeordnet. Die äußere Schutzabdeckung 140 weist die mehreren (bei der vorliegenden Ausführungsform sechs) äußeren Einlässe 144a, die in dem Trommelteil 143 ausgebildet sind und jeweils als Eingang für das Meßobjektgas von außen dienen, und mehrere (bei der vorliegenden Ausführungsform sechs) äußere Auslässe 147a auf, die im vorderen Endabschnitt 146 ausgebildet sind und jeweils als Ausgang für das Meßobjektgas nach außen dienen.
Die äußeren Einlässe 144a sind (auch als erste äußere Gaslöcher bezeichnete) Löcher, die mit der Außenseite (dem Äußeren) der äußeren Schutzabdeckung 140 und mit der ersten Gaskammer 122 in Verbindung stehen. Die äußeren Einlässe 144a umfassen mehrere (bei der vorliegenden Ausführungsform sechs) vertikale Löcher 144c, die in regelmäßigen Abständen in dem Stufenabschnitt 143b ausgebildet sind (siehe 3 bis 6). Der seitliche Abschnitt der äußeren Schutzabdeckung 140 (d. h. hier der seitliche Abschnitt 143a des Trommelteils 143) weist die äußeren Einlässe 144a nicht auf. Die äußeren Einlässe 144a (die vertikalen Löcher 144c) sind Löcher, die in der Form eines Kreises (eines vollendeten Kreises) ausgebildet sind. Die Durchmesser der sechs äußeren Einlässe 144a betragen beispielsweise 0,5 mm bis 2,0 mm, sind jedoch nicht im Besonderen darauf beschränkt. Die Durchmesser der äußeren Einlässe 144a können 1,5 mm oder weniger betragen. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform sämtliche vertikalen Löcher 144c den gleichen Durchmesser aufweisen.
Die vertikalen Löcher 144c der äußeren Einlässe 144a und die zweiten Außenöffnungen 128b sind vorzugsweise so angeordnet, dass sie in der Umfangsrichtung der äußeren Schutzabdeckung 140 versetzt sind. Dies wird unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. 8 ist ein Diagramm, das Anwesenheitsbereiche B1 der vertikalen Löcher 144c und Anwesenheitsbereiche B2 der zweiten Außenöffnungen 128b darstellt. Das Diagramm gemäß 8 wird durch Projizieren der vertikalen Löcher 144c, der zweiten Außenöffnungen 128b und der Mittelachse der äußeren Schutzabdeckung 140 entlang der Axialrichtung der äußeren Schutzabdeckung 140 auf eine zur Mittelachse senkrechte Ebene (z. B. auf eine Ebene, die der gemäß 4 entspricht) erhalten. Auf der projizierten Ebene (z. B. 8) sind von der (nachstehend auch als Mittelpunkt bezeichneten) projizierten Mittelachse aus in der radialen Richtung der äußeren Schutzabdeckung 140 betrachtet Bereiche, in denen sich die projizierten vertikalen Löcher 144c befinden, als die Anwesenheitsbereiche B1 definiert, und Bereiche, in denen sich die projizierten zweiten Außenöffnungen 128b befinden, sind als die Anwesenheitsbereiche B2 definiert. Die Anwesenheitsbereiche B1 und B2 sind in 8 schraffiert. Wie in 8 dargestellt, ist jeder Anwesenheitsbereich B1 ein Bereich, der ein vertikales Loch 144c umfasst und durch Linien definiert ist, die sich vom Mittelpunkt erstrecken und das vertikale Loch 144c auf beiden Seiten des vertikalen Lochs 144c tangieren. Die Anzahl der Anwesenheitsbereiche B1 beträgt sechs, womit sie der der vertikalen Löcher 144c entspricht. Das gleiche gilt für die Anwesenheitsbereiche B2. Dies bedeutet, dass wie bei den zweiten Außenöffnungen 128b sechs Anwesenheitsbereiche B2 vorhanden sind. Wie vorstehend beschrieben, sind die vertikalen Löcher 144c und die zweiten Außenöffnungen 128b vorzugsweise so angeordnet, dass sie in der Umfangsrichtung der äußeren Schutzabdeckung 140 versetzt sind. Dies bedeutet, dass die wie vorstehend beschrieben definierten Anwesenheitsbereiche B1 und Anwesenheitsbereiche B2 einander vorzugsweise nicht überlagern. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die vertikalen Löcher 144c und die zweiten Außenöffnungen 128b, wie in 8 dargestellt, so angeordnet, dass die Anwesenheitsbereiche B1 und die Anwesenheitsbereiche B2 einander nicht überlagern. Zudem sind bei der vorliegenden Ausführungsform die vertikalen Löcher 144c der äußeren Einlässe 144a und die zweiten Außenöffnungen 128b so ausgebildet, dass sie abwechselnd und gleichmäßig beabstandet entlang der Umfangsrichtung der inneren Schutzabdeckung 130 und der äußeren Schutzabdeckung 140 ausgebildet sind, wie in den 4 und 8 dargestellt. Dies bedeutet, dass gemäß den 4 und 8 ein von einer Linie, die die Mitte jedes vertikalen Lochs 144c mit der Mittelachse der inneren Schutzabdeckung 130 und der äußeren Schutzabdeckung 140 verbindet, und einer Linie, die die Mitte einer zweiten Außenöffnung 128b neben dem vertikalen Loch 144c mit der Mittelachse der inneren Schutzabdeckung 130 und der äußeren Schutzabdeckung 140 verbindet, gebildeter Winkel 30° (360°/12) beträgt. Selbst wenn die vertikalen Löcher 144c und die zweiten Außenöffnungen 128b nicht abwechselnd und gleichmäßig beabstandet angeordnet sind, ist es nach wie vor möglich, die vertikalen Löcher 144c und die zweiten Außenöffnungen 128b so anzuordnen, dass die Anwesenheitsbereiche B1 und die Anwesenheitsbereiche B2 einander nicht überlagern. Es wird darauf hingewiesen, dass sich ”die Anwesenheitsbereiche B1 und die Anwesenheitsbereiche B2 überlagern einander nicht” nicht nur auf den Fall bezieht, in dem die Anwesenheitsbereiche B1 und die Anwesenheitsbereiche B2 in der Umfangsrichtung der äußeren Schutzabdeckung 140 voneinander beabstandet sind, wie in 8 dargestellt, sondern auch auf den Fall, in dem die Anwesenheitsbereiche B1 und die Anwesenheitsbereiche B2 in der Umfangsrichtung miteinander in Kontakt stehen.
Die zweiten Außenöffnungen 128b sind vorzugsweise nicht zu Bereichen geöffnet, die sich von den äußeren Einlässe 144a erstrecken. Die Bereiche, die sich von den äußeren Einlässen 144a erstrecken, sind Bereiche, die von gerichtetem Licht erreicht werden, das imaginär in der Richtung entlang der Mittelachse der äußeren Einlässe 144a eingesetzt wird. Dies bedeutet, dass das Licht nicht das Innere jeder zweiten Außenöffnung 128b erreicht, wenn die zweiten Außenöffnungen 128b nicht zu den Bereichen geöffnet sind, die sich von den äußeren Einlässen 144a erstrecken. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Bereiche, die sich von den äußeren Einlässen 144a erstrecken, Bereiche unmittelbar über den vertikalen Löchern 144c. Wie aus den 3 und 7 ersichtlich, sind die zweiten Außenöffnungen 128b gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht zu den Bereichen geöffnet, die sich von den äußeren Einlässen 144a erstrecken.
Die äußeren Auslässe 147a sind (auch als zweite äußere Gaslöcher bezeichnete) Löcher, die mit der Außenseite (dem Äußeren) der äußeren Schutzabdeckung 140 und mit der zweiten Gaskammer 126 verbunden sind. Die äußeren Auslässe 147a umfassen mehrere (bei der vorliegenden Ausführungsform sechs) vertikale Löcher 147c, die im unteren Abschnitt 146b des vorderen Endabschnitts 146 in regelmäßigen Abständen entlang der Umfangsrichtung der äußeren Schutzabdeckung 140 ausgebildet sind (siehe 3, 5, und 6). Der seitliche Abschnitt der äußeren Schutzabdeckung 140 (d. h. hier der seitliche Abschnitt 146a des vorderen Endabschnitts 146) weist die äußeren Auslässe 147a nicht auf. Die äußeren Auslässe 147a (die vertikalen Löcher 147c) sind Löcher, die in der Form eines Kreises (eines vollendeten Kreises) ausgebildet sind. Die Durchmesser der sechs äußeren Auslässe 147a betragen beispielsweise 0,5 mm bis 2,0 mm, sind jedoch nicht im Besonderen darauf beschränkt. Die Durchmesser der äußeren Auslässe 147a können 1,5 mm oder weniger betragen. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform sämtliche äußeren Auslässe 147a den gleichen Durchmesser aufweisen.
Die äußere Schutzabdeckung 140 und die innere Schutzabdeckung 130 bilden die erste Gaskammer 122 als Raum zwischen dem Trommelteil 143 und der inneren Schutzabdeckung 130. Genauer ist die erste Gaskammer 122 eine von dem Stufenabschnitt 133, dem ersten zylindrischen Abschnitt 134, dem zweiten zylindrischen Abschnitt 136, dem Abschnitt 142 mit großem Durchmesser, dem seitlichen Abschnitt 143a und dem Stufenabschnitt 143b umgebener Raum. Die Sensorelementkammer 124 ist ein von der inneren Schutzabdeckung 130 umgebener Raum. Die äußere Schutzabdeckung 140 und die innere Schutzabdeckung 130 bilden die zweite Gaskammer 126 als Raum zwischen dem vorderen Endabschnitt 146 und der inneren Schutzabdeckung 130. Genauer ist die zweite Gaskammer 126 ein Raum zwischen dem Endabschnitt 138 und dem vorderen Endabschnitt 146. Es wird darauf hingewiesen, dass die erste Gaskammer 122 und die zweite Gaskammer 126 nicht direkt miteinander verbunden sind, da der innere Umfang des vorderen Endabschnitts 146 mit dem äußeren Umfang des Verbindungsabschnitts 137 in Kontakt steht.
Nun erfolgt eine Beschreibung, wie das Meßobjektgas im Inneren der Schutzabdeckung 120 strömt, wenn der Gassensor 100 die Konzentration eines vorgegebenen Gases erfasst. Das Meßobjektgas in dem Rohr 20 strömt zunächst durch zumindest einen der mehreren äußeren Einlässe 144a (der vertikalen Löcher 144c) in die erste Gaskammer 122. Als nächstes strömt das Meßobjektgas aus der ersten Gaskammer 122 durch zumindest eine unter der ersten Außenöffnung 128a oder den zweiten Außenöffnungen 128b in den Elementkammereinlass 127. Das Meßobjektgas strömt dann durch die elementseitige Öffnung 129 aus dem Elementkammereinlass 127 und in die Sensorelementkammer 124. Zumindest ein Teil des durch die elementseitige Öffnung 129 in die Sensorelementkammer 124 strömenden Meßobjektgases erreicht den Gaseinlass 111 des Sensorelements 110. Wenn das Meßobjektgas den Gaseinlass 111 erreicht und in das Sensorelement 110 strömt, erzeugt das Sensorelement 110 entsprechend der Konzentration des vorgegebenen Gases (z. B. NOx oder O₂) in dem Meßobjektgas ein elektrisches Signal (eine Spannung oder einen Strom). Die Gaskonzentration wird auf der Grundlage des elektrischen Signals erfasst. Das Meßobjektgas in der Sensorelementkammer 124 strömt durch den Elementkammerauslass 138a in die zweite Gaskammer 126 und dann durch zumindest einen der mehreren äußeren Auslässe 147a nach außen. Die Leistung des Heizelements in dem Sensorelement 110 wird beispielsweise durch eine (nicht dargestellte) Steuereinheit so gesteuert, dass eine vorgegebene Temperatur gehalten wird.
Der Elementkammereinlass 127 weist, wie vorstehend beschrieben, die erste Außenöffnung 128a und die zweiten Außenöffnungen 128b auf. Dementsprechend umfassen Strömungskanäle, längs derer das durch zumindest einen der äußeren Einlässe 144a einströmende Meßobjektgas den Elementkammereinlass 127 passiert, einen (auch als ersten Strömungskanal bezeichneten) Strömungskanal, der sich durch die erste Außenöffnung 128a zur elementseitigen Öffnung 129 erstreckt, und einen (auch als zweiten Strömungskanal bezeichneten) Strömungskanal, der sich durch zumindest eine der zweiten Außenöffnungen 128b zur elementseitigen Öffnung 129 erstreckt. Wie vorstehend beschrieben, sind die zweiten Außenöffnungen 128b näher als die erste Außenöffnung 128a an den äußeren Einlässen 144a angeordnet, und die zweiten Außenöffnungen 128b sind so angeordnet, dass ein Weg existiert, der kürzer als der kürzeste Weg des Meßobjektgases ist, der sich vom äußeren Einlass 144a durch die erste Außenöffnung 128a zum Gaseinlass 111 erstreckt. Anders ausgedrückt ist die Länge des (auch als zweite kürzeste Wegstrecke P2 bezeichneten) kürzesten Wegs des Meßobjektgases, der sich vom äußeren Einlass 144a durch die zweite Außenöffnung 128b zum Gaseinlass 111 erstreckt, kürzer als die Länge des (auch als erste kürzeste Wegstrecke P1 bezeichneten) kürzesten Wegs des Meßobjektgases, der sich vom äußeren Einlass 144a durch die erste Außenöffnung 128a zum Gaseinlass 111 erstreckt. Die erste und die zweite kürzeste Wegstrecke P1 und P2 sind jeweils die Länge des kürzesten Wegs des Strömungskanals des Meßobjektgases von der äußeren Öffnungsebene des äußeren Einlasses 144a zur äußeren Öffnungsebene des Gaseinlasses 111. Wenn mehrere äußere Einlässe 144a vorhanden sind, ist die kürzeste der kürzesten Wegstrecken von den jeweiligen äußeren Einlässen 144a zum Gaseinlass 111 als die erste kürzeste Wegstrecke P1 definiert. Das gleiche gilt für die zweite kürzeste Wegstrecke P2.
Die erste kürzeste Wegstrecke P1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform nun im Einzelnen beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die äußere Schutzabdeckung 140 die vertikalen Löcher 144c als äußere Einlässe 144a auf. Ebenso ist bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 4 dargestellt, die Öffnungsebene des Gaseinlasses 111 rechteckig geformt und gemäß 4 gegenüber der Mittelachse der inneren Schutzabdeckung 130 und der äußeren Schutzabdeckung 140 nach oben versetzt. Ausgehend von den vorstehend beschriebenen Punkten und der Positionsbeziehung der vertikalen Löcher 144c, des Gaseinlasses 111 und der ersten Außenöffnung 128a ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Länge des kürzesten Wegs, der sich von dem oberen linken unter den sechs vertikalen Löchern 144c gemäß 4 durch die erste Außenöffnung 128a zum Gaseinlass 111 erstreckt, als die erste kürzeste Wegstrecke P1 der Schutzabdeckung 120 definiert. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die Länge des kürzesten Wegs, der sich von dem vertikalen Loch 144c an der gemäß 4 oberen rechten Position durch die erste Außenöffnung 128a zum Gaseinlass 111 erstreckt, den gleichen Wert wie vorstehend (= die erste kürzeste Wegstrecke P1) aufweist. 9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils eines Querschnitts E-E gemäß 4 längs des Verlaufs der ersten kürzesten Wegstrecke P1. Es wird darauf hingewiesen, dass der Querschnitt E-E gemäß 4 ein Querschnitt ist, der durch das vertikale Loch 144c in der gemäß 4 oberen linken Position und das obere linke Ende des Gaseinlasses 111 verläuft. Es wird auch darauf hingewiesen, dass das in 9 dargestellte vertikale Loch 144c das gemäß 4 an der oberen linken Position angeordnete vertikale Loch 144c ist. Wie in 9 dargestellt, ist die Länge des kürzesten Wegs (der polygonalen Linie PL1), der sich von einem Endabschnitt C1 (dem gemäß 9 rechten Ende) der äußeren Öffnungsebene des vertikalen Lochs 144c, das am nächsten an der erste Außenöffnung 128a liegt, durch die erste Außenöffnung 128a zu einem Endabschnitt C2 (dem gemäß 9 linken Ende) der äußeren Öffnungsebene des Gaseinlasses 111 erstreckt, die erste kürzeste Wegstrecke P1. Es wird darauf hingewiesen, dass die erste kürzeste Wegstrecke P1 ohne Berücksichtigung des Vorhandenseins der porösen Schutzschicht 110a definiert wird. In 9 ist beispielsweise ein Teil des durch die polygonale Linie PL1 dargestellten Wegs, der sich von der elementseitigen Öffnung 129 zum Gaseinlass 111 erstreckt, ohne Berücksichtigung des Vorhandenseins der porösen Schutzschicht 110a als durch eine gerade Linie, die die elementseitige Öffnung 129 mit dem unteren linken Endabschnitt des Sensorelements 110 verbindet, und eine gerade Linie, die den unteren linken Endabschnitt des Sensorelements 110 mit dem linken Ende der Öffnungsebene des Gaseinlasses 111 verbindet, repräsentierter Weg definiert.
Nun wird die zweite kürzeste Wegstrecke P2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Einzelnen beschrieben. 10 ist eine Schnittansicht, die die Position eines Querschnitts F-F längs des Verlaufs der zweiten kürzesten Wegstrecke P2 zeigt. 11 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Querschnitts F-F gemäß 10. Es wird darauf hingewiesen, dass 10 die Position des Querschnitts F-F in der gleichen Schnittansicht wie 4 zeigt. Es wird auch darauf hingewiesen, dass das in 11 dargestellte vertikale Loch 144c das vertikale Loch 144c ist, das gemäß 10 an der am weitesten links gelegenen Position angeordnet ist. Ausgehend von der Positionsbeziehung der äußeren Einlässe 144a (hier der vertikalen Löcher 144c), des Gaseinlasses 111 und der zweiten Außenöffnungen 128b ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Länge des kürzesten Wegs, der sich von dem gemäß 10 am weitesten links gelegenen der sechs vertikalen Löcher 144c durch die gemäß 10 obere linke der zweiten Außenöffnungen 128b zum Gaseinlass 111 erstreckt, als die zweite kürzeste Wegstrecke P2 der Schutzabdeckung 120 definiert. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die Länge des kürzesten Wegs, der sich von dem vertikalen Loch 144c an der gemäß 10 am weitesten rechts gelegenen Position durch die zweite Außenöffnung 128b an der gemäß 10 oberen rechten Position zum Gaseinlass 111 erstreckt, den gleichen Wert aufweist wie oben (= die zweite kürzeste Wegstrecke P2). Wie in 11 dargestellt, ist die Länge des kürzesten Wegs (der polygonalen Linie PL2), der sich von einem Endabschnitt C3 (dem gemäß 11 rechten Ende) der äußeren Öffnungsebene des vertikalen Lochs 144c, das am nächsten an der zweiten Außenöffnung 128b liegt, durch die zweite Außenöffnung 128b zu einem Endabschnitt C4 (dem gemäß 11 linken Ende) der äußeren Öffnungsebene des Gaseinlasses 111 erstreckt, die zweite kürzeste Wegstrecke P2. Es wird darauf hingewiesen, dass die zweite kürzeste Wegstrecke P2, wie erste kürzeste Wegstrecke P1, ohne Berücksichtigung des Vorhandenseins der porösen Schutzschicht 110a definiert wird.
Wie vorstehend beschrieben, sind die zweiten Außenöffnungen 128b vorhanden, die so angeordnet sind, dass die zweite kürzeste Wegstrecke P2 kürzer als die erste kürzeste Wegstrecke P1 ist. Selbst wenn das Meßobjektgas mit einer geringen Geschwindigkeit (von z. B. 4 m/s oder weniger) strömt, kann daher das durch zumindest einen der äußeren Einlässe 144a einströmende Meßobjektgas die zweite Außenöffnung 128b (d. h. den zweiten Strömungskanal) passieren und den Gaseinlass 111 in relativ kurzer Zeit erreichen. Daher kann beispielsweise im Vergleich zu dem Fall, in dem keine zweiten Außenöffnungen 128b vorhanden sind, das Nachlassen der Ansprechempfindlichkeit des Sensorelements 110 reduziert werden, wenn das Meßobjektgas mit einer geringen Geschwindigkeit strömt. Wenn das Meßobjektgas mit einer hohen Geschwindigkeit oder in einer großen Menge strömt, wird die Strömungsgeschwindigkeit oder -menge des Meßobjektgases, das den Elementkammereinlass 127 passiert, nicht leicht reduziert, da sowohl der erste Strömungskanal, der sich durch die erste Außenöffnung 128a erstreckt, als auch der zweite Strömungskanal vorhanden sind, der sich durch die zweite Außenöffnung 128b erstreckt. Daher kann bei dem Gassensor 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise im Vergleich zu dem Fall, in dem keine erste Außenöffnung 128a vorgesehen ist, das Nachlassen der Ansprechempfindlichkeit reduziert werden, wenn das Meßobjektgas mit einer hohen Geschwindigkeit strömt. Im Falle des Fehlens der ersten Außenöffnung 128a kann beispielsweise der Durchmesser der zweiten Außenöffnungen 128b vergrößert werden, um das Nachlassen der Ansprechempfindlichkeit bei einer hohen Strömungsgeschwindigkeit zu reduzieren. In diesem Fall kann jedoch Wasser die zweiten Außenöffnungen 128b passieren und das Sensorelement 110 erreichen, wenn der Durchmesser der zweiten Außenöffnungen 128b zu groß ist, und dadurch können sich die Wärmehalteeigenschaften des Sensorelements 110 verschlechtern. Bei dem Gassensor 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, der sowohl die erste Außenöffnung 128a als auch die zweiten Außenöffnungen 128b aufweist, ist es möglich, nicht nur die Verschlechterung der Wärmehalteeigenschaften, sondern auch das Nachlassen der Ansprechempfindlichkeit zu reduzieren, wenn das Meßobjektgas mit einer hohen Geschwindigkeit strömt.
Die zweite kürzeste Wegstrecke P2 beträgt beispielsweise vorzugsweise 5,0 mm bis 11,0 mm. Wenn die zweite kürzeste Wegstrecke P2 11,0 mm oder weniger beträgt, kann die Wirkung der Verringerung des Nachlassens der Ansprechempfindlichkeit bei einer geringen Strömungsgeschwindigkeit zuverlässiger erzielt werden. Wenn die zweite kürzeste Wegstrecke P2 5,0 mm oder mehr beträgt, können Probleme reduziert werden, die auftreten können, wenn die zweite kürzeste Wegstrecke P2 zu gering ist. Beispiele derartiger Probleme sind, dass durch den äußeren Einlass 144a einströmende externe Giftstoffe oder Wasser leicht das Sensorelement 110 erreichen, das Sensorelement 110 leicht von dem Meßobjektgas abgekühlt wird und die zum Verhindern einer Abkühlung des Sensorelements 110 erforderliche Leistung der Heizvorrichtung erhöht wird. Die zweite kürzeste Wegstrecke P2 beträgt vorzugsweise 10,5 mm oder weniger, bevorzugter 10,0 mm oder weniger, bevorzugter 9,5 mm oder weniger, noch bevorzugter 9,0 mm oder weniger und noch bevorzugter 8,5 mm oder weniger. Je kürzer die zweite kürzeste Wegstrecke P2 ist, desto ausgeprägter ist die Wirkung der Verringerung des Nachlassens der Ansprechempfindlichkeit bei einer geringen Strömungsgeschwindigkeit. Die zweite kürzeste Wegstrecke P2 kann 6,0 mm oder mehr betragen. Die erste kürzeste Wegstrecke P1 kann jede Länge aufweisen, größer als die zweite kürzeste Wegstrecke P2 ist. Die erste kürzeste Wegstrecke P1 kann beispielsweise größer als 11,0 mm, größer oder gleich 13,0 mm oder kleiner oder gleich 20,0 mm sein. Die Differenz zwischen der ersten kürzesten Wegstrecke P1 und der zweiten kürzesten Wegstrecke P2 (P1–P2) kann 3 mm oder mehr, 5 mm oder mehr oder 6 mm oder mehr betragen. Die Differenz (P1 – P2) kann 10 mm oder weniger betragen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist aufgrund der Form und der Position des vorstehend beschriebenen Gaseinlasses 111 die Länge des kürzesten Wegs, der sich von jedem der vier vertikalen Löcher 144c mit Ausnahme des gemäß 10 am weitesten rechts gelegenen und des am weitesten links gelegenen der vertikalen Löcher 144c durch die zweite Außenöffnung 128b zum Gaseinlass 111 erstreckt, geringfügig größer als die zweite kürzeste Wegstrecke P2. Wenn sich die Länge des kürzesten Wegs, der sich von jedem der mehreren vertikaler Löcher 144c durch die zweite Außenöffnung 128b erstreckt, unterscheidet, wie vorstehend beschrieben, ist es vorzuziehen, dass die kürzeste Wegstrecke von einer größeren Anzahl vertikaler Löcher 144c im Bereich von 5,0 mm bis 11,0 mm liegt. Bei der vorliegenden Ausführungsform liegt nicht nur die zweite kürzeste Wegstrecke P2 sowohl von dem gemäß 10 am weitesten rechts gelegenen als auch dem am weitesten links gelegenen der vertikalen Löcher 144c, sondern auch die Länge des kürzesten Wegs, der sich von jedem der vertikalen Löcher 144c durch die zweite Außenöffnung 128b erstreckt, im Bereich von 5,0 mm bis 11,0 mm.
Bei dem vorstehend im Einzelnen beschriebenen Gassensor 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die zweiten Außenöffnungen 128b der inneren Schutzabdeckung 130 so angeordnet, dass der Weg des Meßobjektgases von der ersten Außenöffnung 128a zur elementseitigen Öffnung 129 des Elementkammereinlasses 127 in seiner Mitte mit der ersten Gaskammer 122 in Verbindung steht und dass ein Weg (d. h. der Weg der zweiten kürzesten Wegstrecke P2) existiert, der kürzer als der kürzeste Weg (die erste kürzeste Wegstrecke P1) des Meßobjektgases ist, der sich vom äußeren Einlass 144a durch die erste Außenöffnung 128a zum Gaseinlass 111 erstreckt. Mit den zweiten Außenöffnungen 128b kann das Nachlassen der Ansprechempfindlichkeit reduziert werden, wenn das Meßobjektgas mit einer geringen Geschwindigkeit strömt. Mit der ersten Außenöffnung 128a kann das Nachlassen der Ansprechempfindlichkeit auch reduziert werden, wenn das Meßobjektgas mit einer hohen Geschwindigkeit strömt.
Die zweiten Außenöffnungen 128b sind nicht zu den Bereichen geöffnet, die sich von den äußeren Einlässen 144a erstrecken. Selbst wenn Wasser durch die äußeren Einlässe 144a in das Innere der äußeren Schutzabdeckung 140 eindringt, strömt das Wasser daher nicht leicht durch die zweiten Außenöffnungen 128b ein. Es ist daher möglich, zu verhindern, dass leicht Wasser an dem Sensorelement 110 haftet, und die Wärmehalteeigenschaften des Sensorelements 110 zu verbessern.
Die äußere Schutzabdeckung 140 umfasst das zylindrische Trommelteil 143, das den seitlichen Abschnitt 143a und den Stufenabschnitt 143b (den unteren Abschnitt) aufweist, und die äußeren Einlässe 144a umfassen die im Stufenabschnitt 143b des Trommelteils 143 der äußeren Schutzabdeckung 140 angeordneten vertikalen Löcher 144c. Wenn die vertikalen Löcher 144c, die zweiten Außenöffnungen 128b und die Mittelachse der äußeren Schutzabdeckung 140 auf eine zur Mittelachse senkrechte Ebene projiziert werden, überlagern die projizierten vertikalen Löcher 144c und die projizierten zweiten Außenöffnungen 128b einander von der projizierten Mittelachse aus in der radialen Richtung der äußeren Schutzabdeckung 140 betrachtet nicht. Dies bedeutet, dass gemäß 8 keine Anwesenheitsbereiche B2 existieren, die die Anwesenheitsbereiche B1 überlagern. Dementsprechend sind die zu den äußeren Einlässen 144a gehörigen vertikalen Löcher 144c und die zweiten Außenöffnungen 128b in der Umfangsrichtung der äußeren Schutzabdeckung 140 und der inneren Schutzabdeckung 130 relativ weit voneinander entfernt. Selbst wenn Wasser durch die vertikalen Löcher 144c in das Innere der äußeren Schutzabdeckung 140 eindringt, strömt das Wasser nicht leicht durch die zweiten Außenöffnungen 128b ein. Es ist daher möglich, zu verhindern, dass leicht Wasser an dem Sensorelement 110 haftet, und die Wärmehalteeigenschaften des Sensorelements 110 zu verbessern. Die zweiten Außenöffnungen 128b sind bei der vorliegenden Ausführungsform horizontale Löcher. Wenn in diesem Fall die zweiten Außenöffnungen 128b und die vertikalen Löcher 144c in der Umfangsrichtung relativ nahe beieinander angeordnet sind, kann der Strom des Meßobjektgases, der die vertikalen Löcher 144c passiert, den Strom des Meßobjektgases behindern, der die zweiten Außenöffnungen 128b passiert. Dadurch können die Zeitspanne, bis das Meßobjektgas den Gaseinlass 111 erreicht, verlängert und ein Nachlassen der Ansprechempfindlichkeit verursacht werden. Wenn die vertikalen Löcher 144c und die zweiten Außenöffnungen 128b so angeordnet sind, dass keine Anwesenheitsbereiche B2 existieren, die die Anwesenheitsbereiche B1 überlagern, ist es möglich, ein derartiges Nachlassen der Ansprechempfindlichkeit zu reduzieren.
Die äußere Schutzabdeckung 140 umfasst das zylindrische Trommelteil 143, das den seitlichen Abschnitt 143a und den Stufenabschnitt 143b (den unteren Abschnitt) aufweist, und der seitliche Abschnitt 143a weist keine äußeren Einlässe 144a auf. Wenn der seitliche Abschnitt 143a des Trommelteils 143 die äußeren Einlässe 144a (z. B. horizontale Löcher) aufweist, kann durch die horizontalen Löcher leicht Wasser in das Innere der äußeren Schutzabdeckung 140 eindringen. Wenn der seitliche Abschnitt 143a die äußeren Einlässe 144a nicht aufweist, kann das Ausmaß eines derartigen Eindringens von Wasser reduziert werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform, bei der die zweiten Außenöffnungen 128b horizontale Löcher sind, tendiert Wasser dazu, leichter durch die zweiten Außenöffnungen 128b als durch die erste Außenöffnung 128a einzuströmen, die gemäß 3 nach oben geöffnet ist. Es ist daher wesentlich, dass der seitliche Abschnitt 143a die äußeren Einlässe 144a nicht aufweist.
Die innere Schutzabdeckung 130 bildet den Elementkammereinlass 127 so, dass die elementseitige Öffnung 129 in der Vorwärtsrichtung geöffnet ist. Dadurch kann verhindert werden, dass das out durch die elementseitige Öffnung 129 ausströmende Meßobjektgas senkrecht auf die Oberfläche (mit Ausnahme des Gaseinlasses 111) des Sensorelements 110 trifft, und es kann auch verhindert werden, dass das Meßobjektgas zum Erreichen des Gaseinlasses 111 eine lange Strecke über die Oberfläche des Sensorelements 110 zurücklegt. Es ist daher möglich, eine Abkühlung des Sensorelements 110 zu reduzieren. Da eine Abkühlung des Sensorelements 110 durch Einstellen der Ausrichtung der elementseitigen Öffnung 129, nicht durch Verringern der Strömungsmenge oder -geschwindigkeit des Meßobjektgases im Inneren der inneren Schutzabdeckung 130 reduziert wird, kann zudem das Nachlassen der Ansprechempfindlichkeit bei der Erfassung von Gaskonzentrationen reduziert werden. Es ist daher möglich, sowohl die Ansprechempfindlichkeit als auch die Wärmehalteeigenschaften des Sensorelements 110 sicherzustellen.
Es ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt ist und innerhalb des technischen Rahmens der vorliegenden Erfindung in unterschiedlicher Form implementiert werden kann.
Die Form der Schutzabdeckung 120 ist beispielsweise nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. Die Form der Schutzabdeckung 120 und die Formen, die Anzahl und die Anordnung des Elementkammereinlasses 127, des Elementkammerauslasses 138a, der äußeren Einlässe 144a und der äußeren Auslässe 147a können geeignet verändert werden. Obwohl der Elementkammereinlass 127 beispielsweise einen Spalt zwischen dem ersten Element 131 und dem zweiten Element 135 umfasst, ist die Konfiguration nicht darauf beschränkt. Der Elementkammereinlass kann jede Form aufweisen, solange er als Eingang in die Sensorelementkammer 124 dient und die erste Außenöffnung 128a, die zweiten Außenöffnungen 128b und die elementseitige Öffnung 129 aufweist, die so ausgebildet sind, dass die zweite kürzeste Wegstrecke P2 geringer als die erste kürzeste Wegstrecke P1 ist. Der Elementkammereinlass kann beispielsweise ein in der inneren Schutzabdeckung 130 ausgebildetes Durchgangsloch sein. Selbst wenn der Elementkammereinlass ein Durchgangsloch ist, kann der Elementkammereinlass einen Strömungskanal bilden, der sich von der Hinterseite zur Vorderseite des Sensorelements 110 erstreckt. Der Elementkammereinlass kann beispielsweise ein vertikales Loch oder ein Loch aufweisen, das in Bezug auf die Richtung von oben nach unten gemäß 3 geneigt ist. Die elementseitige Öffnung kann in der Vorwärtsrichtung geöffnet sein. Es kann mehr als ein Elementkammereinlass 127 vorgesehen sein. Der Elementkammerauslass 138a, die äußeren Einlässe 144a und die äußeren Auslässe 147a müssen nicht notwendigerweise Löcher sein und können durch mehrere Komponenten der Schutzabdeckung 120 gebildete Spalten sein. Die Anzahl der Elementkammerauslässe 138a, der äußeren Einlässe 144a und der äußeren Auslässe 147a kann jeweils jede beliebige Anzahl sein, die größer oder gleich eins ist. Obwohl die äußeren Einlässe 144a gemäß der vorstehenden Beschreibung die vertikalen Löcher 144c umfassen, können die äußeren Einlässe 144a ein oder mehrere vertikale Löcher, in dem seitlichen Abschnitt 143a ausgebildete horizontale Löcher und Ecklöcher umfassen, die in der Ecke an der Grenze zwischen dem seitlichen Abschnitt 143a und dem Stufenabschnitt 143b ausgebildet sind. Ähnlich können der Elementkammereinlass 127, der Elementkammerauslass 138a und die äußeren Auslässe 147a ebenfalls ein oder mehrere horizontale Löcher, vertikale Löcher und Ecklöcher umfassen. Wie vorstehend beschrieben, umfassen die äußeren Einlässe 144a jedoch vorzugsweise keine horizontalen Löcher; das bedeutet, dass der seitliche Abschnitt 143a die äußeren Einlässe 144a vorzugsweise nicht aufweist. Wenn die äußeren Einlässe 144a ein oder mehrere horizontale Löcher, vertikale Löcher und Ecklöcher umfassen, können die äußeren Einlässe 144a und die zweiten Außenöffnungen 128b so angeordnet sein, dass bei einer Projektion der äußeren Einlässe 144a, der zweiten Außenöffnungen 128b und der Mittelachse der äußeren Schutzabdeckung 140 auf eine zur Mittelachse senkrechte Ebene die projizierten äußeren Einlässe 144a und die projizierten zweiten Außenöffnungen 128b einander von der projizierten Mittelachse aus in der radialen Richtung der äußeren Schutzabdeckung 140 betrachtet nicht überlagern.
Ein Beispiel horizontaler Löcher wird beschriebenen. Die 12 und 13 sind jeweils eine Schnittansicht und eine perspektivische Ansicht, die die äußeren Einlässe 144a, die mehrere (hier sechs) horizontale Löcher 144b umfassen, die im seitlichen Abschnitt 143a ausgebildet sind, und die äußeren Auslässe 147a zeigen, die mehrere (hier drei) horizontal Löcher 147b umfassen, die im seitlichen Abschnitt 146a ausgebildet sind. Bei der in den 12 und 13 dargestellten äußeren Schutzabdeckung 140 umfassen die äußeren Einlässe 144a die sechs horizontalen Löcher 144b und die sechs vertikalen Löcher 144c. Die horizontalen Löcher 144b und die vertikalen Löcher 144c sind abwechselnd und gleichmäßig beabstandet entlang der Umfangsrichtung der äußeren Schutzabdeckung 140 ausgebildet. Die äußeren Auslässe 147a umfassen die drei horizontalen Löcher 147b und drei vertikale Löcher 147c. Die horizontalen Löcher 147b und die vertikalen Löcher 147c sind abwechselnd und gleichmäßig beabstandet entlang der Umfangsrichtung der äußeren Schutzabdeckung 140 ausgebildet.
Ein Beispiel von Ecklöchern wird beschrieben. 14 ist eine Schnittansicht, die die äußeren Auslässe 147a darstellt, die mehrere Ecklöcher 147d umfassen. Wie dargestellt, umfassen die im vorderen Endabschnitt 146 angeordneten äußeren Auslässe 147a gemäß 14 keine vertikalen Löcher 147c und umfassen stattdessen mehrere Ecklöcher 147d, die in der Ecke an der Grenze zwischen dem seitlichen Abschnitt 146a und dem unteren Abschnitt 146b angeordnet sind. Sechs Ecklöcher 147d (von denen in 14 nur vier gezeigt sind) sind entlang der Umfangsrichtung der äußeren Schutzabdeckung 140 gleichmäßig beabstandet. Die Ecklöcher 147d können so konfiguriert sein, dass ein von der (in 14 in der vergrößerten Ansicht im unteren linken Teil durch eine gerade Linie ”a” dargestellten) äußeren Öffnungsebene jedes Ecklochs 147d und der (in 14 in der vergrößerten Ansicht im unteren linken Teil durch eine gerade Linie ”b” dargestellten) unteren Oberfläche (Unterseite) des unteren Abschnitts 146b gebildeter Winkel θ im Bereich von 10° bis 80° liegt. Der Winkel θ beträgt gemäß 14 45°. Selbst wenn bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform Ecklöcher in der Ecke an der Grenze zwischen dem seitlichen Abschnitt 143a und dem Stufenabschnitt 143b ausgebildet sind, kann der von der äußeren Öffnungsebene jedes Ecklochs und der unteren Oberfläche (Unterseite) des Stufenabschnitts 143b gebildete Winkel θ im Bereich von 10° bis 80° liegen.
Obwohl der innere Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 136 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Vorsprünge 136a aufweist, ist die Konfiguration nicht darauf beschränkt. Es ist lediglich erforderlich, dass zumindest entweder der äußere Umfang des ersten zylindrischen Abschnitts 134 oder der innere Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 136 mehrere Vorsprünge aufweist, die so vorstehen, dass sie mit dem anderen Umfang in Kontakt gelangen. Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der äußere Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 136, wie in den 3 und 4 dargestellt, an Abschnitten, die den Vorsprüngen 136a entsprechen, nach innen eingesenkt. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der äußere Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 136 muss nicht notwendigerweise eingesenkt sein. Die Vorsprünge 136a müssen nicht notwendigerweise halbkugelförmig sein und können jede beliebige Form aufweisen. Der äußere Umfang des ersten zylindrischen Abschnitts 134 und der innere Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 136 müssen nicht notwendigerweise Vorsprünge 136a aufweisen.
Obwohl der Elementkammereinlass 127 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ein zylindrischer Spalt zwischen dem äußeren Umfang des ersten zylindrischen Abschnitts 134 und dem innere Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 136 ist, ist die Konfiguration nicht darauf beschränkt. So kann beispielsweise zumindest entweder der äußere Umfang des ersten zylindrischen Abschnitts oder der innere Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts eingesenkte Abschnitte (Nuten) aufweisen, und der Elementkammereinlass kann Spalten umfassen, die von den eingesenkten Abschnitten zwischen dem ersten zylindrischen Abschnitt und dem zweiten zylindrischen Abschnitt gebildet werden. 15 ist eine Schnittansicht eines Elementkammereinlasses 227 gemäß einer Modifikation. Wie in 15 dargestellt, steht der äußere Umfang eines ersten zylindrischen Abschnitts 234 mit dem inneren Umfang eines zweiten zylindrischen Abschnitts 236 in Kontakt. Der äußere Umfang des ersten zylindrischen Abschnitts 234 weist mehrere (gemäß 15 vier) gleichmäßig beabstandete eingesenkte Abschnitte 234a auf. Der Elementkammereinlass 227 umfasst Spalten zwischen den eingesenkten Abschnitten 234a und dem inneren Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 236. Die oberen Enden der Spalten dienen als (nicht dargestellte) erste Außenöffnung 128a, und die unteren Enden der Spalten dienen als (nicht dargestellte) elementseitige Öffnung 129. Die zweiten Außenöffnungen 128b sind in dem zweiten zylindrischen Abschnitt 236 ausgebildete horizontale Löcher, die eine Verbindung der Spalten zwischen den eingesenkten Abschnitten 234a und dem inneren Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 236 mit der ersten Gaskammer 122 ermöglichen.
Obwohl der Elementkammereinlass 127 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform einen zur Richtung des Sensorelements 110 von hinten nach vorne parallelen Strömungskanal (d. h. einen gemäß 3 zur Richtung von oben nach unten parallelen Strömungskanal) umfasst, ist die Konfiguration nicht darauf beschränkt. Der Elementkammereinlass kann beispielsweise einen Strömungskanal umfassen, der in Bezug auf die Richtung von hinten nach vorne so geneigt ist, dass der Strömungskanal mit zunehmendem Abstand vom hinteren Ende zum vorderen Ende des Sensorelements 110 näher an das Sensorelement 110 gelangt. 16 ist eine vertikale Schnittansicht eines Gassensors 300 gemäß einer Modifikation. In 16 sind Komponenten, die mit denen des Gassensors 100 übereinstimmen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf ihre genaue Beschreibung wird verzichtet. Wie in 16 dargestellt, umfasst der Gassensor 300 anstelle der inneren Schutzabdeckung 130 eine innere Schutzabdeckung 330. Die innere Schutzabdeckung 330 umfasst ein erstes Element 331 und ein zweites Element 335. Anders als das erste Element 131 verfügt das erste Element 331 nicht über den ersten zylindrischen Abschnitt 134 und weist auf stattdessen einen zylindrischen Trommelabschnitt 334a und einen ersten zylindrischen Abschnitt 334b in der Form eines Zylinders mit einem Durchmesser auf, der sich von der Hinterseite zur Vorderseite des Sensorelements 110 allmählich verringert. Der erste zylindrische Abschnitt 334b ist an seinem Endabschnitt an der Hinterseite des Sensorelements 110 mit dem Trommelabschnitt 334a verbunden. Anders als das zweite Element 135 verfügt das zweite Element 335 nicht über den zweiten zylindrischen Abschnitt 136 und den Verbindungsabschnitt 137 und weist stattdessen einen zweiten zylindrischen Abschnitt 336 in der Form eines Zylinders mit einem Durchmesser auf, der sich von der Hinterseite zur Vorderseite des Sensorelements 110 allmählich verringert. Der zweite zylindrische Abschnitt 336 ist mit dem Endabschnitt 138 verbunden. Der äußere Umfang des ersten zylindrischen Abschnitts 334b und der innere Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 336 stehen nicht in Kontakt, und ein Elementkammereinlass 327 umfasst einen durch beide gebildeten Spalt. Der Elementkammereinlass 327 weist eine erste Außenöffnung 328a, die als Öffnung des Spalts neben der ersten Gaskammer 122 dient, und eine elementseitige Öffnung 329 auf, die als Öffnung des Spalts neben der Sensorelementkammer 124 dient. Der Elementkammereinlass 327 weist auch mehrere zweite Außenöffnungen 328b auf (von denen in 16 nur zwei gezeigt sind), die horizontale Löcher sind, die in dem Spalt zwischen dem äußeren Umfang des ersten zylindrischen Abschnitts 334b und dem inneren Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 336 jeweils in dessen Mitte eine Verbindung des Wegs des Meßobjektgases von der ersten Außenöffnung 328a zur elementseitigen Öffnung 329 mit der ersten Gaskammer 122 ermöglichen. Bei dem in 16 dargestellten Gassensor 300 ist die Länge des kürzesten Wegs des Meßobjektgases, der sich vom äußeren Einlass 144a durch die zweite Außenöffnung 328b zum Gaseinlass 111 erstreckt, kürzer als die Länge des kürzesten Wegs des Meßobjektgases, der sich vom äußeren Einlass 144a durch die erste Außenöffnung 328a zum Gaseinlass 111 erstreckt. Daher kann wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform das Nachlassen der Ansprechempfindlichkeit reduziert werden, wenn das Meßobjektgas mit einer geringen Geschwindigkeit strömt. Ebenso umfasst der Elementkammereinlass 327 einen Strömungskanal, der in Bezug auf die Richtung des Sensorelements 110 von hinten nach vorne entsprechend den Formen des ersten zylindrischen Abschnitts 334b und des zweiten zylindrischen Abschnitts 336 so geneigt ist, dass der Strömungskanal mit zunehmendem Abstand vom hinteren Ende zum vorderen Ende des Sensorelements 110 näher an das Sensorelement 110 (d. h. näher an die Mittelachse der inneren Schutzabdeckung 330) gelangt. Ähnlich ist die elementseitige Öffnung 329 in eine Richtung geöffnet, die in Bezug auf die Richtung von hinten nach vorne so geneigt ist, dass sie mit zunehmendem Abstand vom hinteren Ende zum vorderen Ende des Sensorelements 110 näher an das Sensorelement 110 gelangt (siehe die vergrößerte Ansicht in 16). Wie vorstehend beschrieben, ist die Richtung, in der das Meßobjektgas von der elementseitigen Öffnung 329 in die Sensorelementkammer 124 strömt, in Bezug auf die Richtung des Sensorelements 110 von hinten nach vorne geneigt, wenn der Elementkammereinlass 327 einen geneigten Strömungskanal umfasst oder die elementseitige Öffnung 329 in eine geneigte Richtung geöffnet ist. Daher kann die gleiche Wirkung wie die mit dem Elementkammereinlass 127 und der elementseitigen Öffnung 129 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erzielte erzielt werden. Dies bedeutet, dass es möglich ist, zu verhindern, dass das Meßobjektgas senkrecht auf die Oberfläche (mit Ausnahme des Gaseinlasses 111) des Sensorelements 110 trifft, und ebenso zu verhindern, dass das Meßobjektgas zum Erreichen des Gaseinlasses 111 eine lange Strecke über die Oberfläche des Sensorelements 110 zurücklegt. Es ist daher möglich, eine Abkühlung des Sensorelements 110 zu reduzieren. Gemäß 16 nimmt die Breite des Elementkammereinlasses 327 mit zunehmendem Abstand vom hinteren Ende zum vorderen Ende des Sensorelements 110 ab. Dementsprechend ist der Öffnungsbereich der elementseitigen Öffnung 329 kleiner als der Öffnungsbereich der ersten Außenöffnung 328a. Anders ausgedrückt ist bei dem Elementkammereinlass 327 der unter Bezugnahme auf 7 beschriebene Abstand A4 geringer als der Abstand A5. Dies bedeutet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des ausströmenden Meßobjektgases höher als die Strömungsgeschwindigkeit des einströmenden Meßobjektgases ist, wenn das Meßobjektgas durch die erste Außenöffnung 328a einströmt und durch die elementseitige Öffnung 329 ausströmt. Dadurch kann die Ansprechempfindlichkeit bei der Erfassung von Gaskonzentrationen verbessert werden. Wenn das Meßobjektgas durch die zweite Außenöffnung 328b einströmt und durch die elementseitige Öffnung 329 ausströmt, ist die Strömungsgeschwindigkeit des ausströmenden Meßobjektgases ebenfalls höher als die Strömungsgeschwindigkeit des einströmenden Meßobjektgases, und daher kann das gleiche Ergebnis wie vorstehend erzielt werden. Gemäß 16 umfasst der Elementkammereinlass 327 einen in Bezug auf die Richtung des Sensorelements 110 von hinten nach vorne geneigten Strömungskanal, die elementseitige Öffnung 329 ist in eine Richtung geöffnet, die in Bezug auf die Richtung des Sensorelements 110 von hinten nach vorne geneigt ist, und der Öffnungsbereich der elementseitigen Öffnung 329 ist kleiner als der Öffnungsbereich der ersten Außenöffnung 328a. Es kann jedoch auf eines oder mehrere dieser drei Merkmale verzichtet werden oder der Gassensor kann so konfiguriert sein, dass er eines oder mehrere dieser drei Merkmale aufweist. Es wird darauf hingewiesen, dass der Abstand A1, wie in 16 dargestellt, bei dem Gassensor 300 gemäß der Modifikation in der Richtung von oben nach unten ein Abstand vom Gaseinlass 111 zum unteren Ende der elementseitigen Öffnung 329 ist.
Obwohl der Strömungskanal des Meßobjektgases zwischen dem äußeren Einlass 144a und dem Elementkammereinlass 127 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform nur die erste Gaskammer 122 umfasst, ist die Konfiguration nicht darauf beschränkt. Es ist lediglich erforderlich, dass die erste Gaskammer 122 zumindest Teil des Strömungskanals des Meßobjektgases zwischen dem äußeren Einlass 144a und dem Elementkammereinlass 127 ist. Die Schutzabdeckung 120 kann beispielsweise nicht nur die innere Schutzabdeckung 130 und die äußere Schutzabdeckung 140, sondern auch eine dazwischen angeordnete Schutzabdeckung umfassen, die zwischen ihnen angeordnet ist, und damit kann der Strömungskanal des Meßobjektgases zwischen dem äußeren Einlass 144a und dem Elementkammereinlass 127 mehrere Gaskammern umfassen. Ähnlich ist, obwohl der Strömungskanal des Meßobjektgases zwischen dem äußeren Auslass 147a und dem Elementkammerauslass 138a bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform nur die zweite Gaskammer 126 umfasst, die Konfiguration nicht darauf beschränkt. Es ist lediglich erforderlich, dass die zweite Gaskammer 126 zumindest Teil des Strömungskanals des Meßobjektgases zwischen dem äußeren Auslass 147a und dem Elementkammerauslass 138a ist.
Obwohl der Gaseinlass 111 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zur vorderen Endfläche (d. h. gemäß 3 zur unteren Stirnseite) des Sensorelements 110 geöffnet ist, ist die Konfiguration nicht darauf beschränkt. Der Gaseinlass 111 kann beispielsweise zu einer Seitenfläche des Sensorelements 110 (d. h. gemäß 4 der oberen, der unteren, der rechten oder der linken Stirnseite des Sensorelements 110) geöffnet sein.
Obwohl das Sensorelement 110 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die darauf ausgebildete poröse Schutzschicht 110a aufweist, muss das Sensorelement 110 die poröse Schutzschicht 110a nicht notwendigerweise aufweisen.
[Beispiele]
Nun werden spezifisch gefertigte Gassensoren als Beispiele beschriebenen. Das experimentelle Beispiel 2 entspricht einem Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, und das experimentelle Beispiel 1 entspricht einem Vergleichsbeispiel. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das nachstehend beschriebene Beispiel beschränkt.
(Experimentelles Beispiel 1)
Ein als experimentelles Beispiel 1 verwendeter Gassensor entspricht dem in 3 bis 7 dargestellten Gassensor 100 mit der Ausnahme, dass die äußeren Einlässe 144a sechs horizontale Löcher 144b und sechs vertikale Löcher 144c umfassen, die äußeren Auslässe 147a drei in dem seitlichen Abschnitt 146a ausgebildete horizontale Löcher 147b und drei vertikale Löcher 147c umfassen und der Elementkammereinlass 127 nicht die in 12 und 13 dargestellten zweiten Außenöffnungen 128b aufweist. Genauer weist das erste Element 131 der inneren Schutzabdeckung 130 in der Axialrichtung eine Stärke von 0,3 mm und eine Länge von 10,2 mm auf. Der Abschnitt 132 mit großem Durchmesser weist in der Axialrichtung eine Länge von 1,8 mm und einen Außendurchmesser von 14,4 mm auf. Der erste zylindrische Abschnitt 134 weist in der Axialrichtung eine Länge von 8,4 mm und einen Innendurchmesser von 7,88 mm auf. Das zweite Element 135 weist in der Axialrichtung eine Stärke von 0,3 mm und eine Länge von 11,5 mm auf. Der zweite zylindrische Abschnitt 136 weist in der Axialrichtung eine Länge von 4,5 mm und einen Innendurchmesser von 9,7 mm auf. Der Endabschnitt 138 weist in der Axialrichtung eine Länge von 4,9 mm und an seiner Unterseite einen Durchmesser von 3,0 mm auf. Hinsichtlich des Elementkammereinlasses 127 betragen der Abstand A1 0,59 mm, der Abstand A2 2,1 mm, der Abstand A3 3,1 mm, die Abstände A4, A5 und A7 jeweils 0,61 mm und die Länge L1 4 mm. Der Elementkammerauslass 138a weist einen Durchmesser von 1,5 mm auf. Die äußere Schutzabdeckung 140 weist in der Axialrichtung eine Stärke von 0,4 mm und eine Länge von 24,35 mm auf. Der Abschnitt 142 mit großem Durchmesser weist in der Axialrichtung eine Länge von 5,85 mm und einen Außendurchmesser von 15,2 mm auf. Das Trommelteil 143 weist in der Axialrichtung eine Länge von 8,9 mm (d. h. die Länge vom oberen Ende des Trommelteils 143 zur oberen Stirnseite des Stufenabschnitts 143b in der Axialrichtung beträgt 8,5 mm) und einen Außendurchmesser von 14,6 mm auf. Der vordere Endabschnitt 146 weist in der Axialrichtung eine Länge von 9,6 mm und einen Außendurchmesser von 8,7 mm auf. Die äußeren Einlässe 144a umfassen sechs horizontale Löcher 144b und sechs vertikale Löcher 144c, die einen Durchmesser von 1 mm aufweisen und abwechselnd angeordnet und gleichmäßig beabstandet sind (d. h. ein zwischen nebeneinander liegenden Löchern gebildeter Winkel beträgt 30°). Die äußeren Auslässe 147a umfassen drei horizontale Löcher 147b und drei vertikale Löcher 147c, die einen Durchmesser von 1 mm aufweisen und abwechselnd und gleichmäßig beabstandet angeordnet sind (d. h. ein zwischen nebeneinander liegenden Löchern ausgebildeter Winkel beträgt 60°). Die Schutzabdeckung 120 ist aus SUS301S gefertigt. Das Sensorelement 110 des Gassensors 100 weist eine Breite (oder eine Länge in der Richtung von rechts nach links gemäß 4) von 4 mm und eine Stärke (oder eine Länge in der Richtung von oben nach unten gemäß 4) von 1,5 mm auf. Die poröse Schutzschicht 110a ist aus einem porösen Aluminiumoxidkörper ausgebildet und weist eine Stärke von 400 μm auf. Die erste kürzeste Wegstrecke P1 beträgt 11,7 mm.
(Experimentelles Beispiel 2)
Der in den 3 bis 11 dargestellte Gassensor 100 wurde als experimentelles Beispiel 2 verwendet. Bei dem experimentellen Beispiel 2 umfassen die äußeren Einlässe 144a keine horizontalen Löcher 144b, und die vertikalen Löcher 144c weisen eine Durchmesser von 1 mm auf, womit dieser dem bei dem experimentellen Beispiel 1 übereinstimmt. Bei dem experimentellen Beispiel 2 umfassen die äußeren Auslässe 147a keine horizontalen Löcher 147b, und die vertikalen Löcher 147c weisen einen Durchmesser von 1 mm auf, womit dieser dem bei dem experimentellen Beispiel 1 entspricht. Der Abstand A3 zwischen der ersten Außenöffnung 128a und dem vertikalen Loch 144c beträgt 4,9 mm. Der Abstand A6 zwischen der zweiten Außenöffnung 128b und dem vertikalen Loch 144c beträgt 1,1 mm. Die Länge L1 beträgt 4,3 mm und die Länge L2 0,5 mm. Die übrigen Abmessungen stimmen mit denen des experimentellen Beispiels 1 überein. Die erste kürzeste Wegstrecke P1 beträgt 13,1 mm und die zweite kürzeste Wegstrecke P2 6,7 mm.
(Bewertung der Ansprechempfindlichkeit)
Bei den Gassensoren gemäß den experimentellen Beispielen 1 und 2 wurde die Ansprechempfindlichkeit des Sensorelements bei der Erfassung von Gaskonzentrationen bewertet. Zunächst wurde der Gassensor gemäß dem experimentellen Beispiel 1 an einem Rohr angebracht, wie gemäß den 1 und 2. Es wird darauf hingewiesen, dass der Gassensor gemäß dem experimentellen Beispiel 1 in einer Ausrichtung angebracht wurde, die ein Strömen des Meßobjektgases in dem Rohr von links nach rechts gemäß 12 ermöglicht. Ein Gas, das durch Mischen von Sauerstoff und Luft so eingestellt wurde, dass es eine gegebene Sauerstoffkonzentration aufwies, wurde als Meßobjektgas verwendet, das veranlasst wurde, mit einer Strömungsgeschwindigkeit von V = 8 m/s durch das Rohr zu strömen. Dann wurde gemessen, wie sich der Ausgang des Sensorelements mit der Zeit veränderte, wenn die Konzentration des Sauerstoffs in dem durch das Rohr strömenden Meßobjektgas von 22,9% auf 20,2% verändert wurde. Der Ausgangswert des Sensorelements unmittelbar vor der Veränderung der Sauerstoffkonzentration ist als 0% definiert, und der stabilisierte Ausgangswert des Sensorelements nach der Veränderung der Sauerstoffkonzentration ist als 100% definiert. Dann ist die Zeitspanne, ab der der Ausgangswert 10% überschreitet, bis der Ausgangswert 90% überschreitet, als Reaktionszeit (sek) bei der Erfassung von Gaskonzentrationen definiert. Je kürzer die Reaktionszeit ist, desto höher ist die Ansprechempfindlichkeit bei der Erfassung von Gaskonzentrationen. Die Reaktionszeit wurde bei unterschiedlichen Ausrichtungen der Anbringung des Gassensors gemäß dem experimentellen Beispiel 1 mehrfach gemessen. Genauer wurde die Ausrichtung des Gassensors, die ein Strömen des Meßobjektgases von links nach rechts gemäß 8 ermöglicht, als 0°, definiert. Dann wurde der Gassensor um die Mittelachse der äußeren Schutzabdeckung 140 gedreht, um die Ausrichtung des Gassensors in Schritten von 30° von 0° bis 360° in zu verändern, und die Reaktionszeit für jede Ausrichtung des Gassensors wurde gemessen. Es wird darauf hingewiesen, dass 0° und 360° die gleiche Ausrichtung des Gassensors repräsentieren. Die Reaktionszeit wurde in der gleichen Ausrichtung des Gassensors mehrfach gemessen. Als die Konzentration des Sauerstoffs in dem durch das Rohr strömenden Meßobjektgas von 20,2% auf 22,9% (d. h. umgekehrt zur vorstehend beschriebenen Veränderung der Sauerstoffkonzentration) verändert wurde, wurde die Ausrichtung des Gassensors von 0° auf 360° verändert, und die Reaktionszeit wurde auf die gleiche Weise wie vorstehend in der gleichen Ausrichtung mehrfach gemessen. Dann wurde der Durchschnittswert sämtlicher Reaktionszeiten als Reaktionszeit des experimentellen Beispiels 1 bei der Strömungsgeschwindigkeit V = 8 m/s definiert. Das Gleiche wurde bei dem experimentellen Beispiel 2 durchgeführt. Dies bedeutet, dass die Reaktionszeit bei jeder von unterschiedlichen Ausrichtungen des an dem Rohr angebrachten Gassensors und unterschiedlichen Veränderungsrichtungen der Sauerstoffkonzentration mehrfach gemessen wurde und der Durchschnittswert sämtlicher Reaktionszeiten als Reaktionszeit des experimentellen Beispiels 2 bei der Strömungsgeschwindigkeit V = 8 m/s definiert wurde. Bei dem experimentellen Beispiel 2 wurde die Ausrichtung des Gassensors, die ein Strömen des Meßobjektgases von links nach rechts gemäß 4 ermöglicht, als 0° definiert.
Bei den experimentellen Beispielen 1 und 2 wurde auch die Reaktionszeit für jede der Strömungsgeschwindigkeiten V = 1 m/s, 2 m/s, 4 m/s, 6 m/s und 10 m/s auf die gleiche Weise wie vorstehend gemessen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Reaktionszeiten bei diesen Geschwindigkeiten ohne Veränderung der Ausrichtung des Gassensors gemessen wurden, wobei die Konzentration des Sauerstoffs in dem in dem Rohr strömenden Meßobjektgas verringert (oder von 22,9% auf 20,2% verändert) und erhöht (oder von 20,2% auf 22,9% verändert) wurde, und dann der Durchschnittswert als jeder Strömungsgeschwindigkeit V entsprechende Reaktionszeit definiert wurde. Die Ausrichtungen des Gassensors bei den experimentellen Beispielen 1 und 2 betrugen jeweils 0° und 30°.
Die Durchmesser und die Anzahl der äußeren Einlässe und der äußeren Auslässe in der äußeren Schutzabdeckung, das Vorhandensein oder Fehlen der zweiten Außenöffnungen 128b und die Reaktionszeit bei jeder Strömungsgeschwindigkeit V bei den experimentellen Beispielen 1 und 2 sind in Tabelle 1 gezeigt. 17 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit V und der Reaktionszeit bei den experimentellen Beispielen 1 und 2 zeigt. [Tabelle 1]
Wie in Tabelle 1 und 17 gezeigt, tendiert die Reaktionszeit bei beiden experimentellen Beispielen 1 und 2 dazu, zuzunehmen, wenn die Strömungsgeschwindigkeit V abnimmt. Bei dem experimentellen Beispiel 2, das die zweiten Außenöffnungen 128b aufweist, ist die Reaktionszeit bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten V (von 4 m/s oder weniger) jedoch kürzer als bei dem experimentellen Beispiel 1. Unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit V überschreitet die Reaktionszeit des experimentellen Beispiels 2, das die erste Außenöffnung 128a und die zweiten Außenöffnungen 128b aufweist, die des experimentellen Beispiels 1 nicht.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-121005 , eingereicht am 17. Juni 2016, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung ist auf das Gebiet von Gassensoren anwendbar, die die Konzentration eines spezifischen Gases wie NOx in einem Meßobjektgas wie dem Abgas eines Automobils erfassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2008-164411 [0036]
JP 2016-121005 [0085]

Claims

Gassensor, der umfasst: ein Sensorelement, das einen Gaseinlass aufweist, der ein Meßobjektgas in das Sensorelement einleitet, wobei das Sensorelement zur Erfassung einer Konzentration eines vorgegebenen Gases in dem Meßobjektgas geeignet ist, das durch den Gaseinlass in das Sensorelement geströmt ist; eine innere Schutzabdeckung, die in ihrem Inneren eine Sensorelementkammer enthält, in der ein vorderes Ende des Sensorelements und der Gaseinlass angeordnet sind, wobei die innere Schutzabdeckung ein oder mehrere Elementkammereinlässe aufweist, die als Eingang in die Sensorelementkammer dienen; und eine äußere Schutzabdeckung, die ein oder mehrere äußere Einlässe aufweist, die als Eingang für das Meßobjektgas von außen dienen, wobei die äußere Schutzabdeckung außerhalb der inneren Schutzabdeckung angeordnet ist, wobei die äußere Schutzabdeckung und die innere Schutzabdeckung eine erste Gaskammer als zwischen ihnen ausgebildeten Raum bilden, wobei die erste Gaskammer zumindest Teil eines Strömungskanals des Meßobjektgases zwischen dem äußeren Einlass und dem Elementkammereinlass ist; und die innere Schutzabdeckung den Elementkammereinlass bildet, der eine erste Außenöffnung neben der ersten Gaskammer, eine elementseitige Öffnung neben der Sensorelementkammer, die in einer Vorwärtsrichtung, die von einem hinteren Ende zum vorderen Ende des Sensorelements verläuft, stromabseitig der ersten Außenöffnung angeordnet ist, und eine zweite Außenöffnung aufweist, die so angeordnet ist, dass ein Weg des Meßobjektgases von der ersten Außenöffnung zur elementseitigen Öffnung in seiner Mitte mit der ersten Gaskammer in Verbindung steht und dass ein Weg existiert, der kürzer als der kürzeste Weg des Meßobjektgases ist, der sich vom äußeren Einlass durch die erste Außenöffnung zum Gaseinlass erstreckt.
Gassensor nach Anspruch 1, wobei die zweite Außenöffnung nicht zu einem Bereich geöffnet ist, der sich vom äußeren Einlass erstreckt.
Gassensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die äußere Schutzabdeckung ein zylindrisches Trommelteil umfasst, das einen seitlichen Abschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist; der äußere Einlass ein vertikales Loch umfasst, das im unteren Abschnitt des Trommelteils der äußeren Schutzabdeckung angeordnet ist; und bei einer Projektion des vertikalen Lochs, der zweiten Außenöffnung und einer Mittelachse der äußeren Schutzabdeckung auf eine zur Mittelachse senkrechte Ebene das projizierte vertikale Loch und die projizierte zweite Außenöffnung einander von der projizierten Mittelachse aus in einer radialen Richtung der äußeren Schutzabdeckung betrachtet nicht überlagern.
Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die äußere Schutzabdeckung ein zylindrisches Trommelteil umfasst, das einen seitlichen Abschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist, und der seitlichen Abschnitt keinen äußeren Einlass aufweist.
Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die innere Schutzabdeckung den Elementkammereinlass so bildet, dass die elementseitige Öffnung in der Vorwärtsrichtung geöffnet ist.
Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die innere Schutzabdeckung einen ersten zylindrischen Abschnitt, der das Sensorelement umgibt, und einen zweiten zylindrischen Abschnitt aufweist, der einen größeren Durchmesser als der erste zylindrische Abschnitt aufweist; der erste zylindrische Abschnitt und der zweite zylindrische Abschnitt die erste Außenöffnung als Öffnung eines zylindrischen Spalts zwischen einem äußeren Umfang des ersten zylindrischen Abschnitts und einem inneren Umfang des zweiten zylindrischen Abschnitts bilden, wobei die Öffnung neben der ersten Gaskammer liegt, und die elementseitige Öffnung als eine Öffnung des zylindrischen Spalts neben der Sensorelementkammer bilden; und der zweite zylindrische Abschnitt die zweite Außenöffnung aufweist, die eine Verbindung des zylindrischen Spalts mit der ersten Gaskammer ermöglicht.
Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die innere Schutzabdeckung ein oder mehrere Elementkammerauslässe aufweist, die als Ausgang aus der Sensorelementkammer dienen; die äußere Schutzabdeckung einen oder mehrere äußere Auslässe aufweist, die als Ausgang für das Meßobjektgas nach außen dienen; und die äußere Schutzabdeckung und die innere Schutzabdeckung eine zweite Gaskammer als zwischen ihnen ausgebildeten Raum bilden, wobei die zweite Gaskammer zumindest Teil eines Strömungskanals des Meßobjektgases zwischen dem äußeren Auslass und dem Elementkammerauslass ist und die zweite Gaskammer nicht direkt mit der ersten Gaskammer verbunden ist.
Gassensor nach Anspruch 7, wobei die äußere Schutzabdeckung ein zylindrisches Trommelteil, das den äußeren Einlass aufweist, und einen vorderen Endabschnitt umfasst, der den äußeren Auslass aufweist, in Form eines Zylinders mit einer Unterseite ausgebildet ist und einen kleineren Innendurchmesser als das Trommelteil aufweist, wobei der vordere Endabschnitt in der Vorwärtsrichtung stromabseitig des Trommelteils angeordnet ist; und die äußere Schutzabdeckung und die innere Schutzabdeckung die erste Gaskammer als Raum zwischen dem Trommelteil der äußeren Schutzabdeckung und der inneren Schutzabdeckung und die zweite Gaskammer als Raum zwischen dem vorderen Endabschnitt der äußeren Schutzabdeckung und der inneren Schutzabdeckung bilden.