JP2013238556A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】液状の被毒成分によるセンサ出力の変動を抑制する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１は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子２と、センサ素子２の先端部２０１を覆う素子カバー３とを備えている。センサ素子２は、先端側が閉塞されると共に内部に基準ガス室が設けられた固体電解質体２１と、固体電解質体２１の内側面に設けられた基準電極と、固体電解質体２１の外側面２１２に設けられた測定電極２３とを有する。素子カバー３は、センサ素子２の先端よりも先端側に設けられた１又は複数の先端側通気孔３３を有する。測定電極２３は、固体電解質体２１の外側面２１２において、先端側通気孔３３を固体電解質体２１の外側面２１２に投影した投影領域Ａ以外の領域に設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのガスセンサに関する。

従来、自動車の内燃機関等の排気系に設けられ、被測定ガスである排ガス中の酸素や窒素酸化物等の特定ガス濃度を測定するガスセンサが知られている。
ガスセンサとしては、例えば、特許文献１に開示されているように、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子の先端部を覆う素子カバーとを備えたものがある。センサ素子は、一方が閉塞されると共に内部に基準ガス室が設けられた固体電解質体と、該固体電解質体の内側面に設けられた基準電極と、固体電解質体の外側面に設けられた測定電極とを有する。また、素子カバーは、複数の通気孔を有する。

特開平１−１８０４４７号公報

上記ガスセンサは、センサ素子の表面に排ガスが接触するように構成されているが、内燃機関の低温始動時等においては、排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮して生成する凝縮水が排ガスと共にセンサ素子に向かって飛来し、センサ素子に接触することがある。ここで、センサ素子は、固体電解質体を活性化させるために高温に加熱した状態で使用される。そのため、凝縮水の接触（被水）により、センサ素子に大きな熱衝撃が加わり、被水割れが発生することがある。
従来、このような被水割れの問題に対しては、例えば、内燃機関の低温始動時にセンサ素子の加熱を抑制する制御（加熱遅延制御）を行うことにより、センサ素子に発生する熱衝撃を低減し、被水割れを防止する方法等が採られていた。

しかしながら、近年、自動車の内燃機関等においては、市場拡大、燃料多様化等に伴って、各種の燃料添加剤、エンジンオイル等が使用されるようになっており、これらの燃料添加剤、エンジンオイル等には、Ｍｎ、Ｓ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｂａ等の成分が含まれている。そのため、このような被毒成分が凝縮水に溶け込み、その凝縮水がセンサ素子に接触すると、液状の被毒成分によってセンサ素子の外側面に設けられた測定電極に被毒劣化が生じ、センサ出力の変動（劣化）が生じる場合がある。
すなわち、従来の被水割れを防止する方法では、被水割れに対しては有効であったものの、液状の被毒成分によるセンサ出力の変動（劣化）に対しては全く効果を成さないものであった。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、液状の被毒成分によるセンサ出力の変動を抑制する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。

本発明の一の態様は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、
該センサ素子の先端部を覆う素子カバーとを備え、
上記センサ素子は、先端側が閉塞されると共に内部に基準ガス室が設けられた固体電解質体と、該固体電解質体の内側面に設けられた基準電極と、上記固体電解質体の外側面に設けられた測定電極とを有し、
上記素子カバーは、上記センサ素子の先端よりも先端側に設けられた１又は複数の先端側通気孔を有し、
上記測定電極は、上記固体電解質体の外側面において、上記先端側通気孔を上記固体電解質体の外側面に投影した投影領域以外の領域に設けられていることを特徴とするガスセンサにある（請求項１）。

上記ガスセンサにおいて、素子カバーは、センサ素子の先端よりも先端側に設けられた１又は複数の先端側通気孔を有する。そして、測定電極は、固体電解質体の外側面において、先端側通気孔を固体電解質体の外側面に投影した投影領域以外の領域に設けられている。言い換えると、上記投影領域には、測定電極が設けられていない。これにより、被毒成分を含む凝縮水がセンサ素子に接触することによる測定電極の被毒劣化及びこれに伴うセンサ出力の変動（劣化）を抑制することができる。

すなわち、本発明者の鋭意研究の結果、液状の被毒成分による測定電極の被毒劣化を抑制するためには、素子カバーにおいてセンサ素子の先端よりも先端側に設けられ、被測定ガスと共に凝縮水が素子カバー内に侵入する侵入口となる先端側通気孔と、固体電解質体の外側面に設けられた測定電極との位置関係が重要であることがわかった。そして、上記投影領域に測定電極を設けないことが上述した効果を得るために非常に有効な手段であることを見出した。

これにより、被毒成分を含む凝縮水が被測定ガスと共に素子カバー内に侵入し、センサ素子の測定電極に接触すること、素子カバー内に侵入して滞留している凝縮水が被測定ガスの流れによってセンサ素子の測定電極に接触することを抑制することができる。その結果、液状の被毒成分に対する耐久性（耐被毒性）を高め、測定電極の被毒劣化及びこれに伴うセンサ出力の変動（劣化）を抑制することができ、ガスセンサの応答性を十分に確保することができる。

このように、液状の被毒成分によるセンサ出力の変動を抑制する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１における、ガスセンサの構造を示す断面説明図。 実施例１における、センサ素子の先端部周辺を拡大して示す断面説明図。 実施例１における、図２のIII−III線矢視断面説明図。 実施例１における、素子カバーの底面部を軸方向先端側から見た説明図。 実施例１における、センサ素子を示す説明図。 実施例１における、センサ素子の構造を示す断面説明図。 実施例２における、ガスセンサの構造を示す断面説明図。 実施例２における、センサ素子の先端部周辺を拡大して示す断面説明図。 実施例３における、センサ素子の構造を示す断面説明図。 実施例４における、試料１２のセンサ素子の先端部周辺を拡大して示す断面説明図。 実施例４における、軸方向距離Ｂと出力劣化発生サイクルとの関係を示すグラフ。 実施例５における、軸方向距離Ｂと出力劣化発生サイクルとの関係を示すグラフ。 実施例６における、軸方向距離Ｂと出力劣化発生サイクルとの関係を示すグラフ。

上記ガスセンサにおいて、上述のとおり、上記測定電極は、上記固体電解質体の外側面において、上記先端側通気孔を上記固体電解質体の外側面に投影した投影領域以外の領域に設けられている。
ここで、先端側通気孔を固体電解質体の外側面に投影するとは、先端側通気孔から固体電解質体までの最短距離の方向において、先端側通気孔を固体電解質体の外側面に投影することをいう。
また、先端側通気孔から固体電解質体までの最短距離は、例えば、先端側通気孔の開口部の中心から固体電解質体の外側面までの最短距離とすることができる。

また、上記素子カバーの外側には、１又は複数のカバーが配設されていてもよい。ただし、液状の被毒成分によるセンサ出力の変動を抑制する効果に対してほとんど影響を与えない。つまり、上記の効果を得るためには、センサ素子を覆う最も内側のカバーである素子カバーの先端側通気孔と測定電極との位置関係が重要である。

また、上記センサ素子の上記測定電極の先端と上記センサ素子の先端から軸方向に最も近い上記先端側通気孔との間の軸方向距離は、７ｍｍ以上であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、液状の被毒成分によるセンサ出力の変動を抑制する効果をさらに高めることができる。

また、上記軸方向距離は、上述した効果をさらに高めるために、８ｍｍ以上であることがより好ましい。
また、上記軸方向距離が７ｍｍ未満の場合には、液状の被毒成分によるセンサ出力の変動を抑制する効果を十分に得ることができないおそれがある。

また、上記センサ素子には、上記測定電極の少なくとも一部を覆う保護層が設けられており、該保護層の厚みは、２００μｍ以上であることが好ましい（請求項３）。
この場合には、保護層によって、凝縮水に含まれる液状の被毒成分がセンサ素子の測定電極に接触することをさらに抑制することができる。

また、上記保護層の厚みは、上述した効果をさらに高めるために、３００μｍ以上であることがより好ましい。
また、上記保護層の厚みが２００μｍ未満の場合には、保護層によって、凝縮水に含まれる液状の被毒成分がセンサ素子の測定電極に接触することを抑制する効果を十分に得ることができないおそれがある。

また、上記保護層は、アルミナ、マグネシア、チタニア等を主成分とする多孔質のセラミックス等からなり、プラズマ溶射で形成されたガス安定化層、被測定ガスに含まれるガス状の被毒成分をトラップするための被毒トラップ層、触媒貴金属であるＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等を含有してなり、出力変動の原因となる被測定ガス中の水素ガスを触媒貴金属によって燃焼させるための触媒層、又はこれらの層の組み合わせ等により構成することができる。
また、上記保護層が複数の層によって構成されている場合、これらの層全体の厚みを保護層の厚みとする。

（実施例１）
上記ガスセンサにかかる実施例について、図を用いて説明する。
本例のガスセンサ１は、図１〜図６に示すごとく、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子２と、センサ素子２の先端部２０１を覆う素子カバー３とを備えている。センサ素子２は、先端側が閉塞されると共に内部に基準ガス室２０が設けられた固体電解質体２１と、固体電解質体２１の内側面２１１に設けられた基準電極２２と、固体電解質体２１の外側面２１２に設けられた測定電極２３とを有する。素子カバー３は、センサ素子２の先端よりも先端側に設けられた１又は複数の先端側通気孔３３を有する。
測定電極２３は、固体電解質体２１の外側面２１２において、先端側通気孔３３を固体電解質体２１の外側面２１２に投影した投影領域Ａ以外の領域に設けられている。
以下、これを詳説する。

図１に示すごとく、本例において、「先端側」とは、ガスセンサ１の軸方向Ｘの一方側であり、ガスセンサ１が被測定ガスに晒される側をいう。また、「基端側」とは、その反対側をいう。
ガスセンサ１において、センサ素子２は、筒状のハウジング１１の内側に挿通して保持されている。

同図に示すごとく、ハウジング１１の基端側には、センサ素子２の基端部２０２を覆う第１基端側カバー１２が固定されている。第１基端側カバー１２の基端部には、第２基端側カバー１３が固定されている。第２基端側カバー１３には、大気を導入する導入通気孔１３１が設けられている。また、第２基端側カバー１３の基端側開口部は、ゴムブッシュからなる封止部材１４によって閉塞されている。

同図に示すごとく、封止部材１４には、外部に接続される２本の出力用リード部材１５と１本の発熱用リード部材１６が貫通配置されている。出力用リード部材１５は、それぞれ接続端子１７を介してターミナル１８に接続されている。各ターミナル１８は、後述するセンサ素子２の基準電極２２及び測定電極２３にそれぞれ接触して電気的な導通を図っている。発熱用リード部材１６は、後述するヒータ２９の基端部２９２に接続されており、ヒータ２９に対して通電を行ってこれを発熱させる。

同図に示すごとく、ハウジング１１の先端側には、センサ素子２の先端部２０１を覆う有底円筒状の素子カバー３が固定されている。
図２、図３に示すごとく、素子カバー３の側面部３１には、被測定ガスの通路となる６つの側面通気孔３１１が設けられている。側面通気孔３１１は、センサ素子２の先端よりも基端側に設けられている。また、側面通気孔３１１は、後述する底面部３２の基端側表面３２２から軸方向Ｘに１０ｍｍの位置に設けられている。また、側面通気孔３１１の径は２ｍｍである。なお、図３は、素子カバー３の側面部３１のみを示している。

図２、図４（ａ）に示すごとく、素子カバー３の底面部３２には、被測定ガスの通路となる１つの先端側通気孔３３が設けられている。先端側通気孔３３は、素子カバー３の底面部３２の中心部に設けられている。また、先端側通気孔３３は、センサ素子２の先端よりも先端側に設けられている。また、円形状の底面部３２の径は９ｍｍ、先端側通気孔３３の径は２．５ｍｍである。なお、図４（ｂ）に示すごとく、素子カバー３の底面部３２には、複数（３つ）の先端側通気孔３３が設けられていてもよい。また、先端側通気孔３３は、本例のように素子カバー３の底面部３２だけでなく、センサ素子２の先端よりも先端側であれば、素子カバー３の側面部３１に設けられていてもよい。

図５、図６に示すごとく、センサ素子２において、酸化物イオン伝導性の固体電解質体２１は、有底円筒状（いわゆるコップ型）を呈しており、先端側が閉塞されている。また、固体電解質体２１は、ジルコニアを主成分とするセラミックスからなる。また、固体電解質体２１内には、基準ガス（大気）が導入される基準ガス室２０が形成されている。基準ガス室２０内には、棒状のセラミックス製のヒータ２９が配置されている。ヒータ２９の先端部２９１は、固体電解質体２１の内側面２１１に接触している。

また、同図に示すごとく、固体電解質体２１の内側面２１１には、基準ガス（大気）を接触させるための基準電極２２が設けられている。また、固体電解質体２１の外側面２１２には、被測定ガス（排ガス）を接触させるための測定電極２３が設けられている。測定電極２３は、固体電解質体２１の外側面２１２において、固体電解質体２１の先端からの軸方向距離が０〜１ｍｍの領域には設けられておらず、１〜１０ｍｍまでの領域には全周に渡って設けられている。

また、図２に示すごとく、固体電解質体２１の外側面２１２において、先端側通気孔３３を固体電解質体２１の外側面２１２に投影した投影領域Ａには、測定電極２３が設けられていない。具体的には、先端側通気孔３３から固体電解質体２１までの最短距離の方向（図中のａ方向）において、先端側通気孔３３を固体電解質体２１の外側面２１２に投影し、その領域を投影領域Ａとする。そして、その投影領域Ａには、測定電極２３が設けられていない。本例では、先端側通気孔３３から固体電解質体２１までの最短距離は、先端側通気孔３３の基端側の開口部３３１の中心から固体電解質体２１の先端までの距離である。

また、同図に示すごとく、測定電極２３の先端と先端側通気孔３３との間の軸方向距離Ｂは、７ｍｍ以上である。軸方向距離Ｂは、８ｍｍ以上であることがより好ましい。
また、先端側通気孔３３が複数存在する場合には、測定電極２３の先端とセンサ素子２の先端から軸方向Ｘに最も近い先端側通気孔３３との間の軸方向距離を軸方向距離Ｂとし、これを７ｍｍ以上とする。

次に、本例のガスセンサ１における作用効果について説明する。
本例のガスセンサ１において、素子カバー３は、センサ素子２の先端よりも先端側に設けられた１又は複数の先端側通気孔３３を有する。そして、測定電極２３は、固体電解質体２１の外側面２１２において、先端側通気孔３３を固体電解質体２１の外側面２１２に投影した投影領域Ａ以外の領域に設けられている。言い換えると、投影領域Ａには、測定電極２３が設けられていない。これにより、被毒成分を含む凝縮水がセンサ素子２に接触することによる測定電極２３の被毒劣化及びこれに伴うセンサ出力の変動（劣化）を抑制することができる。

すなわち、本発明者の鋭意研究の結果、液状の被毒成分による測定電極２３の被毒劣化を抑制するためには、素子カバー３においてセンサ素子２の先端よりも先端側に設けられ、被測定ガスと共に凝縮水が素子カバー３内に侵入する侵入口となる先端側通気孔３３と、固体電解質体２１の外側面２１２に設けられた測定電極２３との位置関係が重要であることがわかった。そして、投影領域Ａに測定電極２３を設けないことが上述した効果を得るために非常に有効な手段であることを見出した。

これにより、被毒成分を含む凝縮水が被測定ガスと共に素子カバー３内に侵入し、センサ素子２の測定電極２３に接触すること、素子カバー３内に侵入して滞留している凝縮水が被測定ガスの流れによってセンサ素子２の測定電極２３に接触することを抑制することができる。その結果、液状の被毒成分に対する耐久性（耐被毒性）を高め、測定電極２３の被毒劣化及びこれに伴うセンサ出力の変動（劣化）を抑制することができ、ガスセンサ１の応答性を十分に確保することができる。

また、本例では、センサ素子２の測定電極２３の先端とセンサ素子２の先端から軸方向Ｘに最も近い先端側通気孔３３との間の軸方向距離Ｂは、７ｍｍ以上である。そのため、液状の被毒成分によるセンサ出力の変動を抑制する効果をさらに高めることができる。

このように、本例によれば、液状の被毒成分によるセンサ出力の変動を抑制することができるガスセンサ１を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図７、図８に示すごとく、素子カバー３の外側に外側カバー４を配設した例である。
本例において、同図に示すごとく、素子カバー３の外側には、有底円筒状の外側カバー４が配設されている。外側カバー４は、素子カバー３と共にハウジング１１の先端側に固定されている。また、外側カバー４の側面部４１には、被測定ガスの通路となる外側通気孔４３が設けられている。また、外側カバー４の底面部４２にも、被測定ガスの通路となる外側通気孔４３が設けられている。
その他の基本的な構成は、実施例１と同様である。

次に、本例のガスセンサ１における作用効果について説明する。
本例のガスセンサ１は、実施例１と同様の作用効果を有する。すなわち、被毒成分を含む凝縮水がセンサ素子２に接触することによる測定電極２３の被毒劣化を抑制するためには、センサ素子２を覆う最も内側のカバーである素子カバー３の先端側通気孔３３と測定電極２３との位置関係が重要である。したがって、素子カバー３の外側に外側カバー４を配設しても、実施例１と同様の作用効果が得られる。

（実施例３）
本例は、図９に示すごとく、センサ素子２に保護層２４を設けた例である。
本例において、センサ素子２には、測定電極２３の少なくとも一部を覆う保護層２４が設けられている。保護層２４は、測定電極２３を含む固体電解質体２１の先端部２０１の外側面２１２を覆うように設けられている。また、保護層２４は、アルミナ、マグネシア、チタニア等を主成分とする多孔質のセラミックスからなり、被測定ガス（排ガス）に含まれるガス状の被毒成分をトラップすること等を目的に配設されている。また、保護層２４の厚みは、２００μｍ以上である。保護層２４の厚みは、３００μｍ以上であることがより好ましい。
その他の基本的な構成は、実施例１と同様である。

本例の場合には、保護層２４によって、凝縮水に含まれる液状の被毒成分がセンサ素子２の測定電極２３に接触することをさらに抑制することができる。
その他の作用効果は、実施例１と同様である。

（実施例４）
本例は、ガスセンサの応答性を評価したものである。
本例では、表１に示すごとく、固体電解質体に測定電極を設けた領域が異なる複数のガスセンサ（試料１１、１２）を準備する。そして、各ガスセンサについて、軸方向距離Ｂを所定の範囲（１．５〜１０ｍｍ）で調整し、応答性の評価を行う。

ここで、試料１１は、図８に示すごとく、先端側通気孔３３を固体電解質体２１の外側面２１２に投影した投影領域Ａに測定電極２３を設けていない構成のものである。また、測定電極２３は、固体電解質体２１の先端からの軸方向距離が０〜１ｍｍの領域に設けられておらず、１〜１０ｍｍまでの領域に全周に渡って設けられている。

また、試料１２は、図１０に示すごとく、先端側通気孔３３を固体電解質体２１の外側面２１２に投影した投影領域Ａに測定電極２３を設けた構成のものである。また、測定電極２３は、固体電解質体２１の先端からの軸方向距離が０〜１０ｍｍの領域に全周に渡って設けられている。

また、試料１１、１２において、その他の基本的な構成は、実施例２の図７、図８に示したガスセンサ１と同様である。
また、試料１１、１２において、軸方向距離Ｂは、先端側通気孔３３の基端側表面３３２から固体電解質体２１の先端までの軸方向距離Ｃ（図８、図１０）を所定の範囲（試料１１：０．５〜９ｍｍ、試料１２：１．５〜１０ｍｍ）で変化させることによって所定の範囲（１．５〜１０ｍｍ）に調整する。

次に、ガスセンサの応答性の評価方法について説明する。
まず、エンジンの排気管を模擬した模擬排気管にガスセンサを取り付ける。次いで、模擬排気管内に流速２０ｍ／秒で空気を流通させる。次いで、模擬排気管内において、ガスセンサの上流側５０ｍｍの位置から１０重量％Ｍｎ水溶液を噴射する。次いで、ガスセンサのヒータを発熱させてセンサ素子を加熱し、センサ素子の先端部の温度５５０℃で３分間保持する。次いで、ヒータの発熱を終了し、ガスセンサを模擬排気管から取り外す。次いで、ガスセンサの応答性を調べる。

ガスセンサの応答性については、ガスセンサをガス発生装置に取り付け、試験ガスに曝す。試験ガスの流量は、３Ｌ／分である。次いで、試験ガスの雰囲気をリッチ（Ａ／Ｆ値＝１４、センサ出力：０Ｖ）からリーン（Ａ／Ｆ値＝１５、センサ出力：１Ｖ）に切り替え、さらにリーンからリッチに切り替える。そして、リーンからリッチに切り替えてから２０秒後のセンサ出力が０．２Ｖを超える場合には、出力が劣化したと判断する。
なお、応答性の評価は、センサ素子の先端部の温度が５５０℃の条件で行う。また、試験ガスとしては、ＣＯガス、Ｏ₂ガス、Ｎ₂ガスを混合した混合ガスを用いる。また、試験ガスの雰囲気を切り替える際には、Ｏ₂ガスとＮ₂ガスとの混合割合を切り替える。

次に、ガスセンサの応答性の評価を図１１に示す。
同図は、縦軸が出力劣化発生サイクル（回）、横軸が軸方向距離Ｂ（ｍｍ）である。
同図からわかるように、試料１１は、軸方向距離Ｂにかかわらず、試料１２に比べて出力劣化が発生するまでのサイクル数が多くなっている。

以上の結果から、ガスセンサにおいて、先端側通気孔を固体電解質体の外側面に投影した投影領域に測定電極を設けていない構成とすることにより、投影領域に測定電極を設けた構成に比べて、耐被毒性が高く、液状の被毒成分によるセンサ出力の変動（劣化）を抑制することができることがわかった。

（実施例５）
本例は、ガスセンサの応答性を評価したものである。
本例では、表２に示すごとく、構成の異なる複数のガスセンサ（試料２１〜２５）を準備する。そして、各ガスセンサについて、軸方向距離Ｂを所定の範囲（１．５〜１０ｍｍ）で調整し、応答性の評価を行う。なお、応答性の評価方法は、実施例４と同様である。

ここで、試料２１は、図２に示すごとく、素子カバー３のみを有し（カバー数：１）、試料２２〜２４は、図８に示すごとく、素子カバー３及び外側カバー４を有する（カバー数：２）。
また、試料２１〜２４は、図２、図８に示すごとく、先端側通気孔３３を固体電解質体２１の外側面２１２に投影した投影領域Ａに測定電極２３を設けていない構成のものである。
また、試料２１、２２、２４は、図４（ａ）に示すごとく、先端側通気孔３３が１つであり、試料２３は、図４（ｂ）に示すごとく、先端側通気孔３３が３つである。

また、試料２１〜２３において、図２、図８に示すごとく、測定電極２３は、固体電解質体２１の先端からの軸方向距離が０〜１ｍｍの領域に設けられておらず、１〜１０ｍｍの領域に全周に渡って設けられている。そして、軸方向距離Ｂは、軸方向距離Ｃを所定の範囲（０．５〜９ｍｍ）で変化させることによって所定の範囲（１．５〜１０ｍｍ）に調整する。

また、試料２４において、図８に示すごとく、測定電極２３は、固体電解質体２１の先端から軸方向Ｘに所定の距離（０．５〜８．５ｍｍ）までの領域に設けられておらず、所定の距離（０．５〜８．５ｍｍ）から１０ｍｍまでの領域に全周に渡って設けられている。そして、軸方向距離Ｂは、軸方向距離Ｃを１．５ｍｍに固定し、測定電極２３の先端の位置を軸方向に変化させることによって所定の範囲（２〜１０ｍｍ）に調整する。

また、試料２５は、図１０に示すごとく、先端側通気孔３３を固体電解質体２１の外側面２１２に投影した投影領域Ａに測定電極２３を設けた構成のものである。また、測定電極２３は、固体電解質体２１の先端からの軸方向距離が０〜１０ｍｍの領域に全周に渡って設けられている。また、軸方向距離Ｂは、軸方向距離Ｃを所定の範囲（１．５〜１０ｍｍ）で変化させることによって所定の範囲（１．５〜１０ｍｍ）に調整する。

また、試料２１において、その他の基本的な構成は、実施例１の図１、図２に示したガスセンサ１と同様である。
また、試料２２〜２５において、その他の基本的な構成は、実施例２の図７、図８に示したガスセンサ１と同様である。

次に、ガスセンサの応答性の評価を図１２に示す。
同図は、縦軸が出力劣化発生サイクル（回）、横軸が軸方向距離Ａ（ｍｍ）である。
同図からわかるように、実施例２１〜２４は、軸方向距離Ｂが７ｍｍ以上の範囲において、実施例２５に比べて出力劣化が発生するまでのサイクル数が多くなっている。また、特に軸方向距離Ｂが８ｍｍ以上の範囲において、その差が大きくなっている。

以上の結果から、ガスセンサにおいて、耐被毒性をより一層高め、液状の被毒成分によるセンサ出力の変動（劣化）をさらに抑制するためには、軸方向距離Ｂを７ｍｍ以上とすることが好ましいことがわかった。また、軸方向距離Ｂを８ｍｍ以上とすることがより好ましいことがわかった。

（実施例６）
本例は、ガスセンサの応答性を評価したものである。
本例では、表３に示すごとく、保護層の厚みが異なる複数のガスセンサ（試料３１〜３４）を準備する。そして、各ガスセンサについて、軸方向距離Ｂを所定の範囲（１．５〜１０ｍｍ）で調整し、応答性の評価を行う。なお、応答性の評価方法は、実施例４と同様である。

ここで、試料３１〜３４のガスセンサは、図８に示すごとく、先端側通気孔３３を固体電解質体２１の外側面２１２に投影した投影領域Ａに測定電極２３を設けていない構成のものである。また、測定電極２３は、固体電解質体２１の先端からの軸方向距離が０〜１ｍｍの領域に設けられておらず、１〜１０ｍｍの領域に全周に渡って設けられている。

また、試料３１〜３４において、その他の基本的な構成は、実施例２の図７、図８に示したガスセンサ１と同様である。
また、試料３１〜３４において、軸方向距離Ｂは、軸方向距離Ｃ（図８）を所定の範囲（０．５〜９ｍｍ）で変化させることによって所定の範囲（１．５〜１０ｍｍ）に調整する。

次に、ガスセンサの応答性の評価を図１３に示す。
同図は、縦軸が出力劣化発生サイクル（回）、横軸が軸方向距離Ｂ（ｍｍ）である。
同図からわかるように、特に軸方向距離Ｂが７ｍｍ以上の範囲において、試料３３、３４は、試料３１、３２に比べて出力劣化が発生するまでのサイクル数が多くなっており、その差も大きくなっている。

以上の結果から、ガスセンサにおいて、耐被毒性をより一層高め、液状の被毒成分によるセンサ出力の変動（劣化）をさらに抑制するためには、保護層の厚みを２００μｍ以上とすることが好ましいことがわかった。また、保護層の厚みを３００μｍ以上とすることがより好ましいことがわかった。

１ ガスセンサ
２ センサ素子
２０ 基準ガス室
２０１ 先端部（センサ素子の先端部）
２１ 固体電解質体
２１１ 内側面
２１２ 外側面
２２ 基準電極
２３ 測定電極
３ 素子カバー
３３ 先端側通気孔
Ａ 投影領域

Claims (3)

1. 被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子（２）と、
   該センサ素子（２）の先端部（２０１）を覆う素子カバー（３）とを備え、
   上記センサ素子（２）は、先端側が閉塞されると共に内部に基準ガス室（２０）が設けられた固体電解質体（２１）と、該固体電解質体（２１）の内側面（２１１）に設けられた基準電極（２２）と、上記固体電解質体（２１）の外側面（２１２）に設けられた測定電極（２３）とを有し、
   上記素子カバー（３）は、上記センサ素子（２）の先端よりも先端側に設けられた１又は複数の先端側通気孔（３３）を有し、
   上記測定電極（２３）は、上記固体電解質体（２１）の外側面（２１２）において、上記先端側通気孔（３３）を上記固体電解質体（２１）の外側面（２１２）に投影した投影領域（Ａ）以外の領域に設けられていることを特徴とするガスセンサ（１）。
2. 請求項１に記載のガスセンサ（１）において、上記センサ素子（２）の上記測定電極（２３）の先端と上記センサ素子（２）の先端から軸方向に最も近い上記先端側通気孔（３３）との間の軸方向距離（Ｂ）は、７ｍｍ以上であることを特徴とするガスセンサ（１）。
3. 請求項１又は２に記載のガスセンサ（１）において、上記センサ素子（２）には、上記測定電極（２３）の少なくとも一部を覆う保護層（２４）が設けられており、該保護層（２４）の厚みは、２００μｍ以上であることを特徴とするガスセンサ（１）。

Images