JP2009058364A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ガスセンサ素子の被水割れ及び応答性の低下を防ぐことができるガスセンサを提供すること。
【解決手段】ガスセンサ素子２とハウジング３と素子カバー４とを有するガスセンサ１。アウターカバー４２は、外側開口部４２１を有する。インナーカバー４１は、外側開口部４２１よりも基端側となる位置に内側開口部４１１を有する。内側開口部４１１は、開口方向がガスセンサ１の軸方向基端方向の成分を有する状態に形成されている。クリアランス４３には、クリアランス４３を軸方向に沿って仕切る仕切り部４３１が二つ以上形成されている。分割空間４３０には、内側開口部４１１と外側開口部４２１とのいずれか一方が配設される。内側開口部４１１が配設された分割空間４３０と外側開口部４２１が配設された分割空間４３０とは、両者の間を仕切る仕切り部４３１の基端側に形成された連通部４３２によって連通している。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気系等に配設され、被測定ガス中の特定ガス濃度を検知するガスセンサに関する。

自動車エンジン等の内燃機関の排気系に、図１７に示すような、排気ガスＧ中の酸素濃度等を検知するガスセンサ９を配設し、該ガスセンサ９による酸素濃度等の測定値から空燃比を検出し、これを利用して内燃機関の燃焼制御を行う技術がある。
上記ガスセンサ９は、ジルコニア等からなる固体電解質体を用いたガスセンサ素子９２を内蔵しているとともに、このガスセンサ素子９２をカバーする素子カバー９３を有している。素子カバー９３は、ステンレス鋼等の金属からなり、排気ガスＧを通過させる通気孔９３３を有している。

排気管を流通する排気ガスＧは、上記通気孔９３３から上記素子カバー９３の内側に導入され、上記ガスセンサ素子９２に到達する。そして、ガスセンサ素子９２に排気ガスＧが接触することにより、排気ガスＧ中の酸素濃度等の測定が可能となる。
ところで、内燃機関の低温始動時等において、排気ガスＧ中に含まれる水分が、停止時に冷えた排気管の内壁面に触れて水滴となり、凝縮することがある。
水滴が付着した状態で内燃機関を始動した場合、特に始動直後の排気ガス温度が低い場合は、凝縮水が気化することなく排気ガスＧによって吹き飛ばされ、排気ガスＧとともに素子カバー９３の内部に浸入する。

一方、上記ガスセンサ９による測定に当たっては、固体電解質体からなるガスセンサ素子９２の温度を４００℃以上という高温に保ち、活性状態を保つ必要がある。
そのため、素子カバー９３の内側に浸入した水滴がガスセンサ素子９２の表面に付着した場合、熱衝撃により、ガスセンサ素子９２に割れ（被水割れ）が発生するおそれがある。

かかる被水割れの対策として、素子カバー９３を、図１７に示すごとく、インナーカバー９３１とアウターカバー９３２とによる二重構造のカバーとしてある。さらに、排気管における排気ガスＧの流れ方向に関して、アウターカバー９３２の通気孔９３３をインナーカバー９３１の通気孔９３３よりも先端側に配設することにより通気孔９３３の位置が重ならないようにして、ガスセンサ素子９２への水滴付着を防止している。

しかし、図１７に示すごとく、水滴Ｗがアウターカバー９３２の外側表面９３４に付着したとき、この外側表面９３４を伝って水滴Ｗが通気孔９３３まで移動して、アウターカバー９３２の内部に浸入する。そして、さらに、水滴Ｗがインナーカバー９３１の外側表面９３４やアウターカバー９３２の内側表面９３５を伝って、インナーカバー９３１の通気孔９３３まで移動して、インナーカバー９３１の内部に浸入することがある。これにより、この水滴Ｗがガスセンサ素子９２に付着して、被水割れが生ずるおそれがある。

また、アウターカバー９３２の通気孔９３３がインナーカバー９３１の通気孔９３３よりも基端側に配設されている場合には、排気管等におけるガスセンサ９の搭載位置によっては、アウターカバー９３２の通気孔９３３から被測定ガスを充分に導入することができないおそれがある。そして、そのため、ガスセンサ素子９２の感度が低下して、ガスセンサ９の応答性が低下してしまうおそれがある。

そこで、図１８に示すごとく、ガスセンサ素子９２自体の表面に撥水性の保護層９４を設けて、水滴がガスセンサ素子９２に付着することを防ぐ技術がある（特許文献１参照）。
ところが、ガスセンサ素子９２の表面に過剰な保護層９４を設けると、被測定ガス（排気ガス）が、ガスセンサ素子９２のセンシング部に達する時間が長くなり、ガスセンサ９の応答性が低下するおそれがある。また、ガスセンサ素子９２の熱容量が大きくなるため、活性時間が長くなるおそれもある。

また、図１９に示すごとく、素子カバー９３の通気孔９３３を覆うように保護層９４を形成したガスセンサ９０も開示されている（特許文献２参照）。
しかし、この場合にも、被測定ガス（排気ガス）が素子カバー９３の内部に侵入してガスセンサ素子９２０に達するまでに時間がかかり、ガスセンサ９０の応答性が低下するおそれがある。

特開平８−２４０５５９号公報 実開平４−１１４６１号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ガスセンサ素子の被水割れ及び応答性の低下を防ぐことができるガスセンサを提供しようとするものである。

本発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子を内側に挿通するハウジングと、該ハウジングの先端側に固定された素子カバーとを有するガスセンサであって、
上記素子カバーは、インナーカバーと該インナーカバーの外周に配置されたアウターカバーとを備えており、
上記アウターカバーは、側面部に外側開口部を設けてなるとともに、該外側開口部よりも先端側に排出用開口部を設けてなり、
上記インナーカバーは、上記外側開口部よりも基端側となる位置に内側開口部を設けてなるとともに、先端部に先端開口部を設けてなり、
上記内側開口部は、上記インナーカバーの外部から内部へ向かう開口方向が上記ガスセンサの軸方向基端方向の成分を有する状態に形成されており、
上記外側開口部が配置される軸方向位置における上記アウターカバーと上記インナーカバーとの間のクリアランスには、該クリアランスを軸方向に沿って仕切る仕切り部が二つ以上形成されており、
隣り合う上記仕切り部の間に形成される分割空間には、上記内側開口部と上記外側開口部とのいずれか一方が配設されており、
かつ、上記内側開口部が配設された分割空間と上記外側開口部が配設された分割空間とは、両者の間を仕切る上記仕切り部の基端側に形成された連通部によって連通していることを特徴とするガスセンサにある（請求項１）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記クリアランスには、該クリアランスを軸方向に沿って仕切る仕切り部が二つ以上形成されている。そして、側方から流れて来る被測定ガスは、外側開口部からアウターカバーとインナーカバーとの間に導入される。この導入された被測定ガスの一部は、排出用開口部から排出されるが、他の一部は、仕切り部に沿って素子カバーの基端側に向かって移動する。このとき、基端側に向かう被測定ガスが素子カバーの周方向に沿って移動しようとすることがあるが、上記仕切り部によって、アウターカバーの内部に侵入した被測定ガスが素子カバーの周方向に沿って移動することを防ぐことができる。それゆえ、排出用開口部から排出されずに素子カバーの基端側へと向かった被測定ガスは、仕切り部に導かれるようにして軸方向に沿った流れを形成することができる。

また、上記内側開口部が配設された分割空間と上記外側開口部が配設された分割空間とは、両者の間を仕切る上記仕切り部の基端側に形成された連通部によって連通している。そのため、上記仕切り部に沿って素子カバーの基端側に移動してきた被測定ガスは、連通部を介して内側開口部が配設された分割空間へと移動し、そのまま向きを変えて素子側カバーの先端側へと移動する。
ここで、上記内側開口部は、上記インナーカバーの外部から内部へ向かう開口方向が上記ガスセンサの軸方向基端方向の成分を有する状態に形成されている。それゆえ、連通部を通過して内側開口部が配設された分割空間へと移動してきた被測定ガスの多くは、比較的直線的な流れとなって排出用開口部へ向かう。そして、他の一部の被測定ガスが、曲線的な流れとなって内側開口部からインナーカバーの内部へ向かう。

そして、アウターカバーとインナーカバーとの間において基端側に導入された被測定ガスとともに流れる水滴は、その慣性力によって、排出用開口部へ向かって流れ、該排出用開口部から外部へ排出される。これは、水滴は被測定ガスに比べて比重が大きいため、慣性力が大きく働き、上記のごとく直線的な流れである排出用開口部へ向かう流れに沿って排出用開口部から外部へ排出されることによる。一方、比重の小さい被測定ガス自体は、上記の直線的な流れ以外にも、曲線的な流れであるインナーカバーの内部へ向かう流れをも形成することとなる。

また、隣り合う上記仕切り部の間に形成される分割空間には、上記内側開口部と上記外側開口部とのいずれか一方が配設されている。そのため、外側開口部から導入された水滴を含む被測定ガスが、その外側開口部と同じ分割空間内に形成された内側開口部へそのまま導入されるという不具合が生じることもない。
このように、被測定ガスとともに流れる水滴がインナーカバーの内部に浸入することを防ぎ、ガスセンサ素子の被水を防ぐことができる。すなわち、内側開口部へと向かう被測定ガスと、軸方向先端側へ向かう水滴とを充分に分離して、気液分離を充分に行うことができる。その結果、被水に起因するガスセンサ素子の被水割れを防ぐことができる。

また、ガスセンサ素子の表面に、例えば、撥水性の保護層を設ける等の処理を施さなくても、被測定ガスがガスセンサ素子のセンシング部へ到達することを妨げることがなく、ガスセンサの応答性の低下を防ぐことができる。また、ガスセンサ素子の熱容量を大きくすることもないため、活性時間の短縮を妨げることもない。
また、外側開口部は、素子カバーの先端側に配設されているため、排気管等におけるガスセンサの搭載位置によって被測定ガスが導入されにくくなるという不具合を防ぐことができる。そのため、ガスセンサの応答性の低下を充分に防ぐことができる。

以上のごとく、本発明によれば、ガスセンサ素子の被水割れ及び応答性の低下を防ぐことができるガスセンサを提供することができる。

本発明（請求項１）において、上記ガスセンサとしては、自動車エンジン等の各種車両用内燃機関の排気管に設置して、排気ガスフィードバックシステムに使用する空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）、排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサ（Ｏ₂センサ）、排気管に設置する三元触媒の劣化検知等に利用するＮＯｘ濃度を調べるＮＯｘセンサ等がある。

また、内側開口部の開口方向は、ガスセンサの軸方向基端方向の成分だけではなく、径方向の成分を有していてもよい。この場合には、開口方向は径方向に対して、例えば１０〜９０°の範囲内で傾斜させることができる。
また、上記ガスセンサ素子は、例えば、ジルコニア等からなる固体電解質体の一方の面と他方の面とに基準ガス側電極及び被測定ガス側電極とを設けてなる。

また、本明細書において、上記ガスセンサを内燃機関の排気管等の内部に挿入する側を先端側、その反対側を基端側として説明する。
また、上記開口方向は、例えば、内側開口部の輪郭線を含む平面に直交する方向として定義することができる。また、上記輪郭線が単一平面上にない場合には、上記輪郭線に最も近似した平面状の曲線（二次元の曲線）を想定し、この曲線を含む平面に直交する方向を上記開口方向とすることができる。

また、上記仕切り部は、上記内側開口部が形成された軸方向位置よりも基端側まで延設されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、連通部が軸方向位置において内側開口部よりも基端側に配設されることとなる。そのため、内側開口部が形成された分割空間における被測定ガスの主流は、内側開口部が形成された位置においても確実に先端側へ向かう流れとなる。それゆえ、内側開口部から水滴が浸入することを効果的に防ぐことができる。その結果、被水に起因するガスセンサ素子の被水割れを一層防ぐことができる。

また、上記仕切り部は、上記インナーカバー又は上記アウターカバーと非接触であってもよい（請求項３）。
この場合には、インナーカバー又はアウターカバーと仕切り部とを接触させる必要がないため、仕切り部を容易に形成することができる。また、かかる構成であっても、水滴を含む被測定ガスを、軸方向に沿って容易に流すことができる。

また、上記仕切り部は、上記クリアランスの半分以上の高さを有することが好ましい（請求項４）。
この場合には、水滴を含む被測定ガスを充分に軸方向に沿って流すことができる。

また、上記外側開口部は、周方向よりも軸方向に長い形状に形成されていてもよい（請求項５）。
この場合には、外側開口部より素子カバー内に被測定ガスを充分に導入することができる。それゆえ、ガスセンサの応答性の低下を充分に防ぐことができる。

また、少なくとも一つの上記分割空間には、軸方向位置の異なる二箇所以上において上記外側開口部が形成されていてもよい（請求項６）。
この場合には、外側開口部より素子カバー内に被測定ガスを充分に導入することができる。それゆえ、ガスセンサの応答性の低下を充分に防ぐことができる。

また、上記内側開口部と上記外側開口部とは、周方向において交互に配設されていることが好ましい（請求項７）。
この場合には、素子カバーの周方向において内側開口部と外側開口部とを均等に配設することができる。これにより、排気管等におけるガスセンサの搭載位置や向きにかかわらず、素子カバー内に被測定ガスを充分に導入することができ、被測定ガスをガスセンサ素子へと充分に供給することができる。それゆえ、ガスセンサの応答性の低下を一層防ぐことができる。

（実施例１）
本発明の実施例に係るガスセンサにつき、図１〜図５を用いて説明する。
本例のガスセンサ１は、図１に示すごとく、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサ素子２と、該ガスセンサ素子２を内側に挿通するハウジング３と、該ハウジング３の先端側に固定された素子カバー４とを有する。

素子カバー４は、図１〜図５に示すごとく、インナーカバー４１と該インナーカバー４１の外周に配置されたアウターカバー４２とを備えている。
該アウターカバー４２は、側面部に複数の外側開口部４２１を設けてなるとともに、該外側開口部４２１よりも先端側に排出用開口部４２２を設けてなる。

インナーカバー４１は、外側開口部４２１よりも基端側となる位置に内側開口部４１１を設けてなるとともに先端部に先端開口部４１２を設けてなる。そして、内側開口部４１１よりも軸方向先端側にガスセンサ素子２のセンシング部が配設されている。
また、内側開口部４１１は、図３に示すごとく、インナーカバー４１の外部から内部へ向かう開口方向Ｘがガスセンサ１の軸方向基端方向の成分を有する状態に形成されている。本例のガスセンサ１においては、内側開口部４１１の開口方向Ｘは径方向Ｘｒに対して傾斜している。なお、開口方向Ｘと径方向成分Ｘｒとのなす角θは、例えば、１０〜９０°とすることができる。

外側開口部４２１が配置される軸方向位置におけるアウターカバー４２とインナーカバー４１との間のクリアランス４３には、該クリアランス４３を軸方向に沿って仕切る仕切り部４３１が二つ以上形成されている。本例においては、図２に示すごとく、仕切り部４３１は六つ形成されている。
仕切り部４３１は、アウターカバー４２の一部を外側から内側に向かって突出変形させてなるとともに、インナーカバー４１の外側面に当接している。
また、仕切り部４３１は、図３〜図５に示すごとく、軸方向に細長い状態で形成されているとともに、内側開口部４１１が形成された軸方向位置まで延設されている。

なお、仕切り部４３１は、例えば、アウターカバー４２とインナーカバー４１とを固定した後にアウターカバー４２の一部を外側から内側に向かって突出変形させることにより形成することもできるが、インナーカバー４１とアウターカバー４２とを固定する前にあらかじめ形成しておくこともできる。

隣り合う仕切り部４３１の間に形成される分割空間４３０には、内側開口部４１１と外側開口部４２１とのいずれか一方が配設されている。すなわち、内側開口部４１１と外側開口部４２１とは、同一の分割空間４３０には併存していない。そして、本例においては、図２に示すごとく、外側開口部４２１と内側開口部４１１とは、周方向においてそれぞれ三つずつ交互に配設されている。

また、図５に示すごとく、内側開口部４１１が配設された分割空間４３０と外側開口部４２１が配設された分割空間４３０とは、両者の間を仕切る仕切り部４３１の基端側に形成された連通部４３２によって連通している。なお、本例においては、連通部４３２は、内側開口部４１１の基端側よりもさらに基端側にまで形成されている。

本例のガスセンサ１につき、以下に詳細に説明する。
素子カバー４は、図１〜図５に示すごとく、インナーカバー４１と該インナーカバー４１の外周に配置されたアウターカバー４２との二重構造を有している。
アウターカバー４２は、ストレート形状の側面部に外側開口部４２１を設けてなる。そして、該外側開口部４２１は、図５に示すごとく、周方向よりも軸方向に長い形状に形成されているとともに、同一の分割空間４３０においては、一個だけ形成されている。ただし、外側開口部４２１は、同一の分割空間４３０において軸方向位置の異なる二箇所以上に形成することもできる。

また、インナーカバー４１においては、図１、図３に示すごとく、ストレート形状の側面部の基端側の一部を内側に向かって突出させて開口させることにより、内側開口部４１１が形成されている。
また、インナーカバー４１は、先端部に先端開口部４１２を形成してなる。そして、インナーカバー４１内に導入された被測定ガスは、先端開口部４１２と排出用開口部４２２とを順に通過して素子カバー４の外部へと排出される。

また、図１に示すごとく、素子カバー４は、その基端部においてハウジング３の先端部にかしめ固定されている。すなわち、インナーカバー４１とアウターカバー４２とは、基端部４１９、４２９において互いに重ねられている。この重ねられた基端部４１９、４２９が、ハウジング３の先端かしめ部３１においてかしめ固定されている。

また、ハウジング３の内側には、ガスセンサ素子２を挿通保持する素子側絶縁碍子１１が保持されている。また、素子側絶縁碍子１１の基端側には大気側絶縁碍子１２が配設されており、大気側絶縁碍子１２を覆うように配された大気側カバー１３がハウジング３の基端部に固定されている。
大気側絶縁碍子１２の内側には、ガスセンサ素子２との電気的導通を図るための金属端子１４が保持されており、該金属端子１４に接続された外部リード１５が、大気側カバー１３の基端部を閉塞するブッシュ１６を挿通するように配線されている。

また、ガスセンサ素子２は、ジルコニアを主成分とする固体電解質体の一方の面と他方の面とに基準ガス側電極と被測定ガス側電極とを設けてなる（図示略）。また、ガスセンサ素子２には、ヒータが内蔵されており（図示略）、ガスセンサ１の使用時において、ガスセンサ素子２を４００℃以上の高温に加熱して、活性状態とする。

次に、本例の作用効果につき説明する。
クリアランス４３には、該クリアランス４３を軸方向に沿って仕切る仕切り部４３１が二つ以上形成されている。そして、側方から流れて来る被測定ガスＧは、図５に示すごとく、外側開口部４２１からアウターカバー４２とインナーカバー４１との間に導入される。この導入された被測定ガスＧの一部は、排出用開口部４２２から排出されるが（Ｇ１）、他の一部は、仕切り部４３１に沿って素子カバー４の基端側に向かって移動する（Ｇ２）。このとき、基端側に向かう被測定ガスＧ２が素子カバー４の周方向に沿って移動しようとすることがあるが、仕切り部４３１によって、アウターカバー４２の内部に侵入した被測定ガスが素子カバー４の周方向に沿って移動することを防ぐことができる。それゆえ、排出用開口部４２２から排出されずに素子カバー４の基端側へと向かった被測定ガスは、仕切り部４３１に導かれるようにして軸方向に沿った流れを形成することができる（Ｇ２）。

また、内側開口部４１１が配設された分割空間４３０と外側開口部４１１が配設された分割空間４３０とは、両者の間を仕切る仕切り部４３１の基端側に形成された連通部４３２によって連通している。そのため、仕切り部４３１に沿って素子カバー４の基端側に移動してきた被測定ガスは、連通部４３２を介して内側開口部４１１が配設された分割空間４３０へと移動し、そのまま向きを変えて素子側カバー４の先端側へと移動する。
ここで、内側開口部４１１は、インナーカバー４１の外部から内部へ向かう開口方向Ｘがガスセンサ１の軸方向基端方向Ｘｚの成分を有する状態に形成されている。それゆえ、連通部４３２を通過して内側開口部４１１が配設された分割空間４３０へと移動してきた被測定ガスの多くは、比較的直線的な流れ（Ｇ２１）となって排出用開口部４２２へ向かう。そして、他の一部の被測定ガスが、曲線的な流れ（Ｇ２２）となって内側開口部４１１からインナーカバー４１の内部へ向かう。

そして、連通部４３２に導入された被測定ガスとともに流れる水滴は、その慣性力によって、排出用開口部４２２へ向かって流れ、該排出用開口部４２２から外部へ排出される。これは、水滴は被測定ガスに比べて比重が大きいため、慣性力が大きく働き、上記のごとく直線的な流れである排出用開口部４２２へ向かう流れ（Ｇ２１）に沿って排出用開口部４２２から外部へ排出されることによる。一方、比重の小さい被測定ガス自体は、上記の直線的な流れ（Ｇ２１）以外にも、曲線的な流れであるインナーカバー４２の内部へ向かう流れ（Ｇ２２）をも形成することとなる。

また、隣り合う仕切り部４３１の間に形成される分割空間４３０には、内側開口部４１１と外側開口部４２１とのいずれか一方が配設されている。そのため、外側開口部４２１から導入された水滴を含む被測定ガスＧが、その外側開口部４２１と同じ分割空間内４３０に形成された内側開口部４１１へそのまま導入されるという不具合が生じることもない。
このように、被測定ガスＧとともに流れる水滴がインナーカバー４１の内部に浸入することを防ぎ、ガスセンサ素子２の被水を防ぐことができる。すなわち、内側開口部４１１へと向かう被測定ガスと、軸方向先端側へ向かう水滴とを充分に分離して、気液分離を充分に行うことができる。その結果、被水に起因するガスセンサ素子２の被水割れを防ぐことができる。

また、ガスセンサ素子２の表面に、例えば、撥水性の保護層（図１８における符号９４参照）を設ける等の処理を施さなくても、被測定ガスＧがガスセンサ素子２のセンシング部へ到達することを妨げることがなく、ガスセンサ１の応答性の低下を防ぐことができる。また、ガスセンサ素子２の熱容量を大きくすることもないため、活性時間の短縮を妨げることもない。
また、外側開口部４２１は、素子カバー４の先端側に配設されているため、排気管等におけるガスセンサ１の搭載位置によって被測定ガスＧが導入されにくくなるという不具合を防ぐことができる。そのため、ガスセンサ１の応答性の低下を充分に防ぐことができる。

また、仕切り部４３１は、内側開口部４１１が形成された軸方向位置よりも基端側まで延設されている。すなわち、連通部４３２が軸方向位置において内側開口部４１１よりも基端側に配設されることとなる。そのため、内側開口部４１１が形成された分割空間４３０における被測定ガスの主流は、内側開口部４１１の形成された位置においても確実に先端側へ向かう流れとなる。それゆえ、内側開口部４１１から水滴が浸入することを効果的に防ぐことができる。その結果、被水に起因するガスセンサ素子の被水割れを一層防ぐことができる。

また、外側開口部４２１は、周方向よりも軸方向に長い形状に形成されているため、外側開口部４２１より素子カバー４内に被測定ガスＧを充分に導入することができる。それゆえ、ガスセンサ１の応答性の低下を充分に防ぐことができる。
また、内側開口部４１１と外側開口部４２１とは、周方向において交互に配設されているため、素子カバー４の周方向において内側開口部４１１と外側開口部４２１とを均等に配設することができる。これにより、排気管等におけるガスセンサ１の搭載位置や向きにかかわらず、素子カバー４内に被測定ガスＧを充分に導入することができ、被測定ガスＧをガスセンサ素子２へと充分に供給することができる。それゆえ、ガスセンサ１の応答性の低下を一層防ぐことができる。

以上のごとく、本例によれば、ガスセンサ素子の被水割れ及び応答性の低下を防ぐことができるガスセンサを提供することができる。

（実施例２）
本例は、図６〜図８に示すごとく、インナーカバー４１及びアウターカバー４２の先端部において、先端側へ向かうにつれて径が小さくなる内側径変部４１３及び外側径変部４２３がそれぞれ形成されている素子カバー４の例である。
そして、内側径変部４１３よりも基端側に形成された内側開口部４１１は、実施例１と同様、インナーカバー４１の外部から内部へ向かう開口方向Ｘがガスセンサ１の軸方向基端方向の成分（Ｘｚ）と径方向の成分（Ｘｒ）とを有する状態に形成されている。

また、本例においても、上記実施例１と同様、クリアランス４３には、仕切り部４３１や連通部４３２等が形成されている。
また、外側開口部４２１は、外側径変部４２３よりも基端側に形成されているとともに、仕切り部４３１の先端部よりも基端側に形成されている。

また、アウターカバー４２の先端部は、図７、図８に示すごとく、インナーカバー４１の先端部と軸方向の略同位置に配設されている。そして、アウターカバー４２の先端側には、インナーカバー４１の先端側よりも径の大きい外側大径開口部４２４が形成されており、そこにインナーカバー４１の先端側が挿通されている。すなわち、排出用開口部４２２は、外側大径開口部４２４とインナーカバー４１の先端側との間において形成されている。
その他は、実施例１と同様の構成及び作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図９に示すごとく、開口方向Ｘが軸方向基端方向の成分のみからなる内側開口部４１１を有する素子カバー４の例である。すなわち、インナーカバー４１には、該インナーカバー４１の基端側に形成された対向側面部４１５よりも先端側及びインナーカバー４２の先端の二箇所において、先端側へ向かうにつれて径が小さくなる内側径変部４１３が形成されている。そして、そのうちの基端側の内側径変部４１３の複数箇所に凹部４１７が設けられ、該凹部４１７の基端を開口させることにより、内側開口部４１１が形成されている。

アウターカバー４２の側面部は、インナーカバー４１とは異なり、ストレート形状により形成されている。
また、外側開口部４２１は、先端側の内側径変部４１３よりも基端側に形成されている。

また、本例においても、上記実施例１、２と同様、クリアランス４３には、仕切り部４３１や連通部４３２等が形成されている。
そして、仕切り部４３１は、内側開口部４１１よりも基端側まで延設されており、仕切り部４３１の基端側は、図９に示すごとく、基端側の内側径変部４１３に沿って形成されている。
その他は、実施例１と同様の構成及び作用効果を有する。

（実施例４）
本例は、図１０〜図１２に示すごとく、仕切り部４３１の形状や形成箇所、形成個数等を種々変更させて作製した素子カバー４の例である。
図１０に示す素子カバー４においては、仕切り部４３１は、アウターカバー４２に形成されているのではなく、インナーカバー４１の一部を内側から外側へ向かって突出変形させることによって形成されている。

また、仕切り部４３１は、素子カバー４を突出変形させて形成するのではなく、図１１に示すごとく、インナーカバー４１とアウターカバー４２との間に、別部材である仕切り用部材４３３を介設することによって形成することもできる。

また、図１２（ａ）に示す素子カバー４のように、仕切り部４３１は、アウターカバー４２においてインナーカバー４１と非接触の状態で形成することもできる。なお、仕切り部４３１は、図１２（ｂ）に示すごとく、インナーカバー４１とアウターカバー４２との間のクリアランス４３の幅Ｃの半分以上の高さｈを有する。すなわち、ｈ≧１／２Ｃである。

本例の場合には、インナーカバー４１と仕切り部４３１とを接触させる必要がないため、仕切り部４３１を容易に形成することができる。また、上記構成であっても、水滴Ｗを含む被測定ガスを、軸方向に沿って容易に流すことができる。
なお、本例とは逆に、仕切り部４３１を、インナーカバー４１においてアウターカバー４２と非接触の状態で形成することもできる。

（実施例５）
本例は、図１３、図１４に示すごとく、本発明の効果確認試験を行った例である。
まず、本発明品として上記実施例１（図１〜図５）に示したガスセンサ１を、従来品として従来例（図１７）に示したガスセンサ９を、それぞれ用意した。
そして、これらのガスセンサについて、図１３、図１４に示すごとく、ガスセンサ素子への水滴付着の抑制効果を評価した。

すなわち、図１３に示すごとく、水平面に対して４５°に傾斜させた内径３５ｍｍの配管５１に、ガスセンサ１を取付ける。ガスセンサ１の取り付け位置は、配管５１の上端開口部５１１から１００ｍｍの位置である。そして、配管５１の上端開口部５１１から水滴を含む空気を、噴射機５２から５回噴射する。一回当たりの噴射エア中の水量は、０．２ｍＬであり、エア圧は０．１５ｋｇ／ｃｍ²である。

このとき、ガスセンサ１に内蔵されたガスセンサ素子への被水面積を評価した。
同様の試験を従来品（ガスセンサ９）についても行った。
試験結果を、図１４に示す。同図に示すように、本発明品は、被水面積が従来品に比べて２割以下であった。
本例の結果から、本発明によれば、充分にガスセンサ素子の被水を抑制することができることがわかる。

（実施例６）
本例は、図１５、図１６に示すごとく、本発明のガスセンサの応答性について評価した例である。
すなわち、まず、３Ｌ、直列６気筒直噴エンジンの排気管にガスセンサを設置した。そして、エンジンの回転数を２０００回転／分として運転した。また、図１５の曲線Ｌ１に示すごとく、エンジンの空燃比を制御して、λ値（空気過剰率）が０．９となる状態と、１．１となる状態とを、周波数４．１６Ｈｚの周期で交互に形成した。
また、ガスセンサの素子温度は７５０℃とした。

このときのガスセンサの出力の変化を図１５の曲線Ｌ２に示す。そして、空燃比の変化（Ｌ１）に対するセンサ出力の変化（Ｌ２）を解析し、ゲイン（利得）を評価した。その結果を、図１６に示す。
評価は、上記実施例５と同様に、本発明品としての実施例１のガスセンサ１と、従来品としてのガスセンサ９との双方についてそれぞれ行った。

図１６に示すごとく、本発明品は、従来品よりも若干ゲイン値が小さくなっているだけであり、本発明品におけるガスセンサの応答性は、従来品と比較してもほとんど低下していない。
そして、上記実施例５及び６の結果は、本発明によれば、ガスセンサの応答性の低下防止と、ガスセンサ素子の被水抑制とを両立することができることを示している。

実施例１における、ガスセンサの縦断面図。 実施例１における、素子カバーの横断面図。 図２におけるＡ−Ａ線断面図。 図２におけるＢ−Ｂ線断面図。 実施例１における、素子カバーの斜視図。 実施例２における、素子カバーの横断面図。 図６におけるＣ−Ｃ線断面図。 図６におけるＤ−Ｄ線断面図。 実施例３における、素子カバーの縦断面図。 実施例４における、素子カバーの横断面図。 実施例４における、別形態の素子カバーの横断面図。 実施例４における、（ａ）別形態の素子カバーの横断面図、（ｂ）仕切り部付近の素子カバーの横断面説明図。 実施例５における、被水評価試験方法の説明図。 実施例５における、被水評価結果の線図。 実施例６における、応答性評価試験方法の説明図。 実施例６における、応答性評価結果の線図。 従来例における、ガスセンサ素子の被水割れの原因を説明する断面説明図。 従来例における、ガスセンサ素子に保護層を形成したガスセンサの断面図。 従来例における、通気孔を保護層によって覆ったガスセンサの断面図。

符号の説明

１ ガスセンサ
２ ガスセンサ素子
３ ハウジング
４ 素子カバー
４１ インナーカバー
４１１ 内側開口部
４２ アウターカバー
４２１ 外側開口部
４３ クリアランス
４３１ 仕切り部
４３２ 連通部

Claims (7)

1. 被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子を内側に挿通するハウジングと、該ハウジングの先端側に固定された素子カバーとを有するガスセンサであって、
   上記素子カバーは、インナーカバーと該インナーカバーの外周に配置されたアウターカバーとを備えており、
   上記アウターカバーは、側面部に外側開口部を設けてなるとともに、該外側開口部よりも先端側に排出用開口部を設けてなり、
   上記インナーカバーは、上記外側開口部よりも基端側となる位置に内側開口部を設けてなるとともに、先端部に先端開口部を設けてなり、
   上記内側開口部は、上記インナーカバーの外部から内部へ向かう開口方向が上記ガスセンサの軸方向基端方向の成分を有する状態に形成されており、
   上記外側開口部が配置される軸方向位置における上記アウターカバーと上記インナーカバーとの間のクリアランスには、該クリアランスを軸方向に沿って仕切る仕切り部が二つ以上形成されており、
   隣り合う上記仕切り部の間に形成される分割空間には、上記内側開口部と上記外側開口部とのいずれか一方が配設されており、
   かつ、上記内側開口部が配設された分割空間と上記外側開口部が配設された分割空間とは、両者の間を仕切る上記仕切り部の基端側に形成された連通部によって連通していることを特徴とするガスセンサ。
2. 請求項１において、上記仕切り部は、上記内側開口部が形成された軸方向位置よりも基端側まで延設されていることを特徴とするガスセンサ。
3. 請求項１又は２において、上記仕切り部は、上記インナーカバー又は上記アウターカバーと非接触であることを特徴とするガスセンサ。
4. 請求項３において、上記仕切り部は、上記クリアランスの半分以上の高さを有することを特徴とするガスセンサ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、上記外側開口部は、周方向よりも軸方向に長い形状に形成されていることを特徴とするガスセンサ。
6. 請求項１〜４のいずれか一項において、少なくとも一つの上記分割空間には、軸方向位置の異なる二箇所以上において上記外側開口部が形成されていることを特徴とするガスセンサ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項において、上記内側開口部と上記外側開口部とは、周方向において交互に配設されていることを特徴とするガスセンサ。

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