JP2021060217A - ガスセンサ及び保護カバー - Google Patents

Abstract

【課題】低流速時の応答性の低下を低減するとともに、保温性の低下を低減する。【解決手段】ガスセンサ１００は、センサ素子１１０と、センサ素子室１２４を内部に有し素子室入口１２７と素子室出口１３８ａとが配設された内側保護カバー１３０と、外側入口１４４ａと外側出口１４７ａとが配設された外側保護カバー１４０と、を備えている。外側保護カバー１４０及び内側保護カバー１３０は、両者の間の空間として、第１ガス室１２２と、第１ガス室１２２と直接には連通していない第２ガス室１２６と、を形成している。外側入口１４４ａの合計断面積Ａ［ｍｍ2］、素子室入口１２７の合計断面積Ｂ［ｍｍ2］、素子室出口１３８ａの合計断面積Ｃ［ｍｍ2］及び外側出口１４７ａの合計断面積Ｄ［ｍｍ2］が、Ｂ＞Ａ＞Ｃ＞Ｄを満たし、断面積比Ａ／Ｄが値２．０超過値５．０以下であり、Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｄが値３０００以上値８５００以下である。【選択図】図３

Description

本発明は、ガスセンサ及び保護カバーに関する。

従来、自動車の排気ガスなどの被測定ガスにおけるＮＯｘや酸素などの所定のガス濃度を検出するガスセンサが知られている。例えば、特許文献１には、外側保護カバーと、外側保護カバーとセンサ素子との間に配置されセンサ素子の先端を覆う有底筒状の内側保護カバーと、を備えたガスセンサが記載されている。特許文献１には、被測定ガスが流入する複数の第１外側ガス孔と、被測定ガスが流出する第２外側ガス孔とを備えた外側保護カバーが記載されている。また、特許文献１には、内側保護カバーの形状を所定の形状にすることで、ガス濃度検出の応答性とセンサ素子の保温性とを両立できるようにすることが記載されている。また、特許文献２には、こうしたガスセンサにおいて、第１外側ガス孔の合計断面積Ｓ１と第２外側ガス孔の合計断面積Ｓ２との比である断面積比Ｓ１／Ｓ２を値２．０超過値５．０以下とすることで、ガス濃度検出の応答性をより高めることが記載されている。

国際公開第２０１４／１９２９４５号パンフレット 特開２０１７−２２３６２０号公報

ところで、ガス濃度検出の応答性は、ガスセンサの周辺を流れる被測定ガスの流速によっても変化し、流速が低い場合（例えば２ｍ／ｓ未満）には応答性が低下しやすいという問題があった。また、応答性を高めようとすると保温性が低下してしまうことがあった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、被測定ガスの低流速時の応答性の低下を低減するとともに、保温性の低下を低減することを主目的とする。

本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のガスセンサは、
被測定ガスを導入するガス導入口を有し、該ガス導入口から内部に流入した該被測定ガスの特定ガス濃度を検出可能なセンサ素子と、
前記センサ素子の先端及び前記ガス導入口が内部に配置されるセンサ素子室を内側に有し、該センサ素子室への入口である１以上の素子室入口と該センサ素子室からの出口である１以上の素子室出口とが配設された内側保護カバーと、
前記被測定ガスの外部からの入口である１以上の外側入口と、前記被測定ガスの外部への出口である１以上の外側出口と、が配設され、前記内側保護カバーの外側に配設された外側保護カバーと、
を備え、
前記外側保護カバー及び前記内側保護カバーは、両者の間の空間として、前記外側入口と前記素子室入口との間の前記被測定ガスの流路の少なくとも一部である第１ガス室と、前記外側出口と前記素子室出口との間の前記被測定ガスの流路の少なくとも一部であり該第１ガス室と直接には連通していない第２ガス室と、を形成しており、
前記外側入口の合計断面積Ａ［ｍｍ²］、前記素子室入口の合計断面積Ｂ［ｍｍ²］、前記素子室出口の合計断面積Ｃ［ｍｍ²］及び前記外側出口の合計断面積Ｄ［ｍｍ²］が、Ｂ＞Ａ＞Ｃ＞Ｄを満たし、かつ、前記合計断面積Ａと前記合計断面積Ｄとの比である断面積比Ａ／Ｄが値２．０超過値５．０以下であり、前記合計断面積Ａ〜Ｄの積であるＡ×Ｂ×Ｃ×Ｄが値３０００以上値８５００以下である、
ものである。

このガスセンサでは、ガスセンサの周囲を流れる被測定ガスは、外側保護カバーの外側入口から流入し、第１ガス室及び素子室入口を通ってセンサ素子室内のガス導入口に到達する。また、センサ素子室内の被測定ガスは、素子室出口から第２ガス室を通って外側保護カバーの外側出口から流出する。このとき、断面積比Ａ／Ｄが値２．０超過では、合計断面積Ａが比較的大きいことで外側入口から流入する被測定ガスの流量が大きくなりやすく、合計断面積Ｄが比較的小さいことで外側出口から流入（逆流）しようとする被測定ガスの流量が小さくなりやすい。これらにより、ガス導入口周辺の空間が流入した被測定ガスで置換されやすくなる。したがって、特定ガス濃度検出の応答性が向上する。また、合計断面積Ｄが小さすぎると外側出口から流出する被測定ガスの流量が小さくなって応答性が低下する場合があるが、断面積比Ａ／Ｄが値５．０以下では、そのような応答性の低下を低減できる。ところで、被測定ガスの流速が低流速の場合には、外側入口から流入する被測定ガスの流量が小さいため、外側入口からセンサ素子室内に流入する被測定ガスの流量そのものが小さい。このように被測定ガスの流速が低流速の場合において、合計断面積Ａ〜ＤがＢ＞Ａ＞Ｃ＞Ｄでは、被測定ガスの流れが円滑になり、外側入口から流入する被測定ガスの多くがセンサ素子室内に流入し、センサ素子室内に流入した被測定ガスの多くが逆流することなく外側出口から流出する。つまり、合計断面積Ｂが合計断面積Ａよりも大きいことで、外側入口から流入したガスの多くが素子室入口を通ってセンサ素子室内に流入することで、センサ素子室内に流入する被測定ガスの流量が大きくなりやすい。また、合計断面積Ａが合計断面積Ｃよりも大きいことで、素子室出口から流入（逆流）しようとする被測定ガスの流量が小さくなりやすい。さらに、合計断面積Ｃが合計断面積Ｄよりも大きいことで、外側出口から流入（逆流）しようとする被測定ガスの流量が小さくなりやすい。これらにより、被測定ガスの流速が低流速の場合でも、ガス導入口周辺の空間が流入した被測定ガスで置換されやすくなる。したがって、被測定ガスの流速が低流速の場合でも、各出入口の合計断面積Ａ〜Ｄを保温性が低下するほど大きくすることなく、特定ガス濃度検出の応答性を向上させることができる。さらに、合計断面積Ａ〜Ｄの積であるＡ×Ｂ×Ｃ×Ｄが値３０００以上では、Ａ〜Ｄのいずれか１以上が極端に小さかったりＡ〜Ｄが全体的に小さすぎたりすることがないため、被測定ガスの流れが円滑になり、特定ガス濃度検出の応答性を向上させることができる。さらにまた、Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｄが値８５００以下では、Ａ〜Ｄのいずれか１以上が極端に大きかったりＡ〜Ｄが全体的に大きすぎたりすることがないため、保温性の低下も低減できる。こうして、このガスセンサでは、被測定ガスの低流速時の応答性の低下を低減するとともに、保温性の低下を低減できる。

本発明のガスセンサにおいて、前記断面積比Ａ／Ｄは値２．５以上が好ましく、値３．０以上がより好ましく、値３．４以上がさらに好ましい。断面積比Ａ／Ｄが大きいほど、特定ガス濃度検出の応答性が向上しやすい。

本発明のガスセンサにおいて、合計断面積Ａは、１０ｍｍ²以上としてもよいし３０ｍｍ²以下としてもよい。また、合計断面積Ｂは、１５ｍｍ²以上としてもよいし５０ｍｍ²以下としてもよい。また、合計断面積Ｃは、５ｍｍ²以上としてもよいし１５ｍｍ²以下としてもよい。また、合計断面積Ｄは、１．６ｍｍ²以上としてもよいし１０ｍｍ²以下としてもよい。

本発明のガスセンサにおいて、前記外側保護カバーは、側部と底部とを有する有底筒状の形状をしており、前記外側出口は、前記外側保護カバーの側部には配設されていないものとしてもよい。ここで、外側保護カバーの側部に配設された外側出口が存在する場合、側部の外側出口と周囲の被測定ガスの流れ方向との位置関係によって、応答性が変化する場合がある。例えば、側部の外側出口が被測定ガスの流れ方向と平行且つ上流に向けて開口している場合、外側保護カバー内から側部の外側出口を通って外部に流出しようとする被測定ガスの流れを、周囲を流れる被測定ガスが妨げてしまい、応答性が低下しやすい。このような側部の外側出口と周囲の被測定ガスの流れ方向との位置関係による応答性の変化が大きいと、例えばガスセンサの取り付けの向きによっては応答性が低下する場合がある。外側出口が側部に配設されていないことで、ガスセンサの取り付けの向きによる応答性への影響を低減できる。この場合において、前記外側出口は、前記底部と、前記側部と前記底部との境界の角部と、の少なくとも一方に配設されていてもよい。また、前記外側出口は、前記底部にのみ配設されていてもよいし、前記角部にのみ配設されていてもよい。

本発明のガスセンサにおいて、前記内側保護カバーは、側部と底部とを有する有底筒状の形状をしており、前記素子室出口は、前記内側保護カバーの底部には配設されていないものとしてもよい。素子室出口の延長線上にセンサ素子がないほうがセンサ素子に水がかかりにくく、素子室出口を内側保護カバーの底部に配設しないほうが、素子室出口の延長線上にセンサ素子がない構成を実現しやすい。

本発明のガスセンサにおいて、前記内側保護カバーは、前記センサ素子の後端から前記先端に向かう方向を先端方向として、前記素子室入口のうち前記センサ素子室側の開口部である素子側開口部が該先端方向に向けて開口するように該素子室入口を形成していてもよい。こうすれば、素子側開口部から流出した被測定ガスがセンサ素子の表面（ガス導入口以外の表面）に垂直に当たることを抑制したり、センサ素子の表面上を長い距離通過してからガス導入口に到達することを抑制したりできる。これにより、センサ素子の保温性の低下をより抑制できる。しかも、素子側開口部の開口の向きを調整することでセンサ素子の保温性の低下を抑制しており、内側保護カバー内の被測定ガスの流量や流速を減らしているわけではないため、特定ガス濃度検出の応答性の低下もより低減できる。ここで、「素子側開口部が該先端方向に向けて開口する」とは、前記センサ素子の先端方向に平行に開口している場合と、前記センサ素子の後端側から先端側に向かうにつれて該センサ素子に近づくように先端方向から傾斜して開口している場合とを含む。

本発明のガスセンサにおいて、前記内側保護カバーは、第１部材と第２部材とを有しており、前記第１部材及び前記第２部材は、両者の間の隙間として、前記素子室入口を形成していてもよい。さらに、前記第１部材は、前記センサ素子を囲む第１円筒部を有しており、前記第２部材は、前記第１円筒部よりも大径の第２円筒部を有しており、前記素子室入口は、前記第１円筒部の外周面と前記第２円筒部の内周面との間の筒状の隙間であってもよい。

本発明の保護カバーは、
被測定ガスを導入するガス導入口を有し該ガス導入口から内部に流入した該被測定ガスの特定ガス濃度を検出可能なセンサ素子を保護するための保護カバーであって、
前記センサ素子の先端及び前記ガス導入口を内部に配置するためのセンサ素子室を内側に有し、該センサ素子室への入口である１以上の素子室入口と該センサ素子室からの出口である１以上の素子室出口とが配設された内側保護カバーと、
前記被測定ガスの外部からの入口である１以上の外側入口と、前記被測定ガスの外部への出口である１以上の外側出口と、が配設され、前記内側保護カバーの外側に配設された外側保護カバーと、
を備え、
前記外側保護カバー及び前記内側保護カバーは、両者の間の空間として、前記外側入口と前記素子室入口との間の前記被測定ガスの流路の少なくとも一部である第１ガス室と、前記外側出口と前記素子室出口との間の前記被測定ガスの流路の少なくとも一部であり該第１ガス室と直接には連通していない第２ガス室と、を形成しており、
前記外側入口の合計断面積Ａ［ｍｍ²］、前記素子室入口の合計断面積Ｂ［ｍｍ²］、前記素子室出口の合計断面積Ｃ［ｍｍ²］及び前記外側出口の合計断面積Ｄ［ｍｍ²］が、Ｂ＞Ａ＞Ｃ＞Ｄを満たし、かつ、前記合計断面積Ａと前記合計断面積Ｄとの比である断面積比Ａ／Ｄが値２．０超過値５．０以下であり、前記合計断面積Ａ〜Ｄの積であるＡ×Ｂ×Ｃ×Ｄが値３０００以上値８５００以下である、
ものである。

この保護カバーのセンサ素子室にセンサ素子の先端及びガス導入口を配置することで、上述した本発明のガスセンサと同様に、被測定ガスの低流速時の応答性の低下を低減するとともに保温性の低下を低減できる、という効果が得られる。本発明の保護カバーにおいて、上述したガスセンサの種々の態様を採用できる。

配管２０へのガスセンサ１００の取り付け状態の概略説明図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図２のＢ−Ｂ断面図。 図３のＣ−Ｃ断面図。 図３の外側保護カバー１４０のＣ−Ｃ断面図。 図３のＤ視図。 図４のＥ−Ｅ断面の一部を拡大した断面図。 変形例のガスセンサ２００の縦断面図。 図８の外側保護カバー２４０のＦ−Ｆ断面図。 図８のＧ視図。 変形例の素子室入口３２７を示す断面図。 変形例のガスセンサ４００の縦断面図。 実験例１の外側保護カバー５４０の図９に相当する断面図。 実験例１のガスセンサの図１０に相当する斜視図。

次に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は配管２０へのガスセンサ１００の取り付け状態の概略説明図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、図２のＢ−Ｂ断面図である。図４は、図３のＣ−Ｃ断面図である。図５は、図３の外側保護カバー１４０のＣ−Ｃ断面図である。なお、図５は、図４から第１円筒部１３４，第２円筒部１３６，先端部１３８及びセンサ素子１１０を除いた図に相当する。図６は、図３のＤ視図である。図７は、図４のＥ−Ｅ断面の一部を拡大した断面図である。

図１に示すように、ガスセンサ１００は車両のエンジンからの排気経路である配管２０内に取り付けられており、エンジンから排出された被測定ガスとしての排気ガスに含まれるＮＯｘやＯ₂、ＮＨ₃等のガス成分のうち少なくともいずれか１つの特定ガスの濃度である特定ガス濃度を検出するようになっている。このガスセンサ１００は、図２に示すように、ガスセンサ１００の中心軸が配管２０内の被測定ガスの流れに垂直な状態で配管２０内に固定されている。なお、ガスセンサ１００の中心軸が配管２０内の被測定ガスの流れに垂直且つ鉛直方向に対して所定の角度（例えば４５°）だけ傾いた状態で配管２０内に固定されていてもよい。

ガスセンサ１００は、図３に示すように、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出する機能を有するセンサ素子１１０と、このセンサ素子１１０を保護する保護カバー１２０とを備えている。また、ガスセンサ１００は、金属製のハウジング１０２及び外周面におねじが設けられた金属製のボルト１０３を備えている。ハウジング１０２は配管２０に溶接され内周面にめねじが設けられた固定用部材２２内に挿入されており、さらにボルト１０３が固定用部材２２内に挿入されることでハウジング１０２が固定用部材２２内に固定されている。これにより、ガスセンサ１００が配管２０内に固定されている。なお、配管２０内の被測定ガスの流れる向きは、図３における左から右に向かう方向である。

センサ素子１１０は、細長な長尺の板状体形状の素子であり、ジルコニア（ＺｒＯ₂）等の酸素イオン伝導性固体電解質層を複数積層した構造を有している。センサ素子１１０は、被測定ガスを自身の内部に導入するガス導入口１１１を有しており、ガス導入口１１１から内部に流入した被測定ガスの特定ガス濃度を検出可能に構成されている。本実施形態では、ガス導入口１１１は、センサ素子１１０の先端面（図３におけるセンサ素子１１０の下面）に開口しているものとした。センサ素子１１０は、センサ素子１１０を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒーターを内部に備えている。このようなセンサ素子１１０の構造や特定ガス濃度を検出する原理は公知であり、例えば特開２００８−１６４４１１号公報に記載されている。センサ素子１１０は、先端（図３の下端）及びガス導入口１１１がセンサ素子室１２４内に配置されている。なお、センサ素子１１０の後端から先端に向かう方向（図３の下方向）を先端方向と称する。

また、センサ素子１１０は、表面の少なくとも一部を覆う多孔質保護層１１０ａを備えている。本実施形態では、多孔質保護層１１０ａは、センサ素子１１０の６つの表面のうち５面に形成されて、センサ素子室１２４内に露出した表面のほとんどを覆っている。具体的には、多孔質保護層１１０ａは、センサ素子１１０のうちガス導入口１１１が形成された先端面（図３の下面）を全て覆っている。また、多孔質保護層１１０ａは、センサ素子１１０の先端面に接続される４つの表面（図４のセンサ素子１１０における上下左右の面）のうちセンサ素子１１０の先端面に近い側を覆っている。多孔質保護層１１０ａは、例えば、被測定ガス中の水分等が付着してセンサ素子１１０にクラックが生じるのを抑制する役割を果たす。また、多孔質保護層１１０ａは、被測定ガスに含まれるオイル成分等がセンサ素子１１０の表面の図示しない電極等に付着するのを抑制する役割を果たす。多孔質保護層１１０ａは、例えばアルミナ多孔質体、ジルコニア多孔質体、スピネル多孔質体、コージェライト多孔質体，チタニア多孔質体、マグネシア多孔質体などの多孔質体からなる。多孔質保護層１１０ａは、例えばプラズマ溶射，スクリーン印刷，ディッピングなどにより形成することができる。なお、多孔質保護層１１０ａは、ガス導入口１１１も覆っているが、多孔質保護層１１０ａが多孔質体であるため、被測定ガスは多孔質保護層１１０ａの内部を流通してガス導入口１１１に到達可能である。多孔質保護層１１０ａの厚さは例えば１００μｍ〜７００μｍである。

保護カバー１２０は、センサ素子１１０の周囲を取り囲むように配置されている。この保護カバー１２０は、センサ素子１１０の先端を覆う有底筒状の内側保護カバー１３０と、内側保護カバー１３０を覆う有底筒状の外側保護カバー１４０とを有している。また、内側保護カバー１３０と外側保護カバー１４０とに囲まれた空間として第１ガス室１２２，第２ガス室１２６が形成され、内側保護カバー１３０に囲まれた空間としてセンサ素子室１２４が形成されている。なお、ガスセンサ１００，センサ素子１１０，内側保護カバー１３０，外側保護カバー１４０の中心軸は同軸になっている。保護カバー１２０は、金属（例えばステンレス鋼）で形成されている。

内側保護カバー１３０は、第１部材１３１と、第２部材１３５と、を備えている。第１部材１３１は、円筒状の大径部１３２と、円筒状で大径部１３２よりも径の小さい第１円筒部１３４と、大径部１３２と第１円筒部１３４とを接続する段差部１３３と、を有している。第１円筒部１３４は、センサ素子１１０の周囲を囲んでいる。第２部材１３５は、第１円筒部１３４よりも径が大きい第２円筒部１３６と、第２円筒部１３６よりもセンサ素子１１０の先端方向（図３の下方向）に位置し有底筒状の先端部１３８と、先端部１３８の上端に接続して配設され先端部１３８の外周面よりも外側に突出する段差部１３９と、第２円筒部１３６の下端と段差部１３９とを接続する接続部１３７と、を有している。先端部１３８は、側部１３８ｄと底部１３８ｅとを有している。先端部１３８には、センサ素子室１２４と第２ガス室１２６とに通じ、センサ素子室１２４からの被測定ガスの出口である１以上の素子室出口１３８ａが形成されている。素子室出口１３８ａは、側部１３８ｄに等間隔に形成された複数（本実施形態では４個）の円形の横孔１３８ｂを有している。素子室出口１３８ａは、先端部１３８の底部１３８ｅには配設されていない。素子室出口１３８ａの径は、例えば０．５ｍｍ〜３．０ｍｍであり、好ましくは１．０ｍｍ〜２．５ｍｍである。本実施形態では、複数の横孔１３８ｂの径はいずれも同じ値とした。素子室出口１３８ａは、ガス導入口１１１よりもセンサ素子１１０の先端方向（図３の下方向）の位置に形成されている。換言すると、素子室出口１３８ａは、センサ素子１１０の後端（図３におけるセンサ素子１１０の図示しない上端）から見てガス導入口１１１よりも遠く（図３の下方向）に位置している。

大径部１３２，第１円筒部１３４，第２円筒部１３６，先端部１３８は中心軸が同一である。大径部１３２は、ハウジング１０２に内周面が当接しており、これにより第１部材１３１がハウジング１０２に固定されている。第２部材１３５は、接続部１３７の外周面が外側保護カバー１４０の内周面と当接しており溶接などにより固定されている。なお、接続部１３７の先端側の外径を外側保護カバー１４０の先端部１４６の内径よりわずかに大きく形成し、接続部１３７の先端側を先端部１４６内に圧入することで、第２部材１３５を固定してもよい。

第２円筒部１３６の内周面には、第１円筒部１３４の外周面に向けて突出してこの外周面に接している複数の突出部１３６ａが形成されている。本実施形態では、図４に示すように、突出部１３６ａは３個設けられ、第２円筒部１３６の内周面の周方向に沿って均等に配置されている。突出部１３６ａは、略半球形状に形成されている。このような突出部１３６ａが設けられていることで、突出部１３６ａによって第１円筒部１３４と第２円筒部１３６との位置関係が固定されやすくなっている。なお、突出部１３６ａは、第１円筒部１３４の外周面を径方向内側に向けて押圧していることが好ましい。こうすれば、突出部１３６ａによって第１円筒部１３４と第２円筒部１３６との位置関係をより確実に固定できる。なお、突出部１３６ａは、３個に限らず２個や４個以上としてもよい。なお、第１円筒部１３４と第２円筒部１３６との固定が安定化しやすいため、突出部１３６ａは３個以上とすることが好ましい。

この内側保護カバー１３０は、第１部材１３１と第２部材１３５との隙間でありセンサ素子室１２４への被測定ガスの入口である素子室入口１２７（図３，４，７参照）を形成している。素子室入口１２７は、より具体的には、第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面との間の筒状の隙間（ガス流路）として形成されている。素子室入口１２７は、外側入口１４４ａの配置された空間である第１ガス室１２２側の開口部である外側開口部１２８と、ガス導入口１１１の配置された空間であるセンサ素子室１２４側の開口部である素子側開口部１２９と、を有している。外側開口部１２８は、素子側開口部１２９よりもセンサ素子１１０の後端側（図３の上側）に形成されている。そのため、外側入口１４４ａからガス導入口１１１に達するまでの被測定ガスの経路中で、素子室入口１２７はセンサ素子１１０の後端側（図３の上側）から先端側（図３の下側）へ向かう流路となっている。また、素子室入口１２７は、センサ素子１１０の後端−先端方向に平行な流路（図３における上下方向の流路）となっている。

素子側開口部１２９は、センサ素子１１０の後端から先端へ向かう方向に開口し且つセンサ素子１１０の後端−先端方向に平行に開口している。すなわち、素子側開口部１２９は、図３，７の下方向（真下）に開口している。そのため、センサ素子１１０は、素子側開口部１２９から素子室入口１２７を仮想的に延長した領域（図３，７における素子側開口部１２９の真下の領域）以外の位置に、配置されている。これにより、素子側開口部１２９から流出した被測定ガスがセンサ素子１１０の表面に直接当たることを抑制でき、センサ素子１１０の保温性の低下を抑制できる。

第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面とは、素子側開口部１２９において円筒の径方向に距離Ａ４（図７参照）だけ離れており、外側開口部１２８において円筒の径方向に距離Ａ５だけ離れている。また、第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面とは、突出部１３６ａと第１円筒部１３４とが接触する部分（図４に示した断面）において距離Ａ７だけ離れている。距離Ａ４，距離Ａ５，距離Ａ７は、例えばそれぞれ０．３ｍｍ〜２．４ｍｍである。距離Ａ４，距離Ａ５の値を調整することで、素子側開口部１２９の開口面積や外側開口部１２８の開口面積を調整することができる。本実施形態では、距離Ａ４，距離Ａ５，距離Ａ７は等しいものとし、素子側開口部１２９の開口面積と外側開口部１２８の開口面積とが等しいものとした。なお、本実施形態では、距離Ａ４（距離Ａ５，距離Ａ７）は、第１円筒部１３４の外径と第２円筒部１３６の内径との差の半分の値と同じである。また、素子側開口部１２９と外側開口部１２８との上下方向の距離、すなわち素子室入口１２７の上下方向の距離Ｌ（素子室入口１２７の経路長に相当）は、例えば０ｍｍ超過６．６ｍｍ以下である。距離Ｌは３ｍｍ以上としてもよいし、５ｍｍ以下としてもよい。

外側保護カバー１４０は、図３に示すように、円筒状の大径部１４２と、大径部１４２に接続しており大径部１４２よりも径の小さい円筒状の胴部１４３と、有底筒状で胴部１４３よりも内径の小さい先端部１４６とを有している。また、胴部１４３は、外側保護カバー１４０の中心軸方向（図３の上下方向）に沿った側面をもつ側部１４３ａと、胴部１４３の底部であり側部１４３ａと先端部１４６とを接続する段差部１４３ｂと、を有している。なお、大径部１４２，胴部１４３，先端部１４６の中心軸はいずれも内側保護カバー１３０の中心軸と同一である。大径部１４２は、ハウジング１０２及び大径部１３２に内周面が当接しており、これにより外側保護カバー１４０がハウジング１０２に固定されている。胴部１４３は、第１円筒部１３４，第２円筒部１３６の外周を覆うように位置している。大径部１４２と胴部１４３とは、径が同じであってもよい。先端部１４６は、先端部１３８を覆うように位置していると共に、内周面が接続部１３７の外周面と当接している。先端部１４６は、外側保護カバー１４０の中心軸方向（図３の上下方向）に沿った側面を有し外径が側部１４３ａの内径よりも小さい側部１４６ａと、外側保護カバー１４０の底部である底部１４６ｂと、側部１４６ａと底部１４６ｂとを接続し側部１４６ａから底部１４６ｂに向けて縮径するテーパー部１４６ｃと、を有している。先端部１４６は、胴部１４３よりも先端方向側に位置している。この外側保護カバー１４０は、胴部１４３に形成され被測定ガスの外部からの入口である１以上（本実施形態では複数であり、具体的には１２個）の外側入口１４４ａと、先端部１４６に形成され、被測定ガスの外部への出口である１以上（本実施形態では１個）の外側出口１４７ａとを有している。

外側入口１４４ａは、外側保護カバー１４０の外側（外部）と第１ガス室１２２とに通じる孔である。外側入口１４４ａは、側部１４３ａに等間隔に形成された１以上（本実施形態では複数であり、具体的には６個）の横孔１４４ｂと、段差部１４３ｂに等間隔に形成された１以上（本実施形態では複数であり、具体的には６個）の縦孔１４４ｃとを有している（図３〜６）。この外側入口１４４ａ（横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃ）は、円形に開けられた孔である。この１２個の外側入口１４４ａの径は、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍである。外側入口１４４ａの径は、１．５ｍｍ以下としてもよい。なお、本実施形態では、複数の横孔１４４ｂの径はいずれも同じ値とし、複数の縦孔１４４ｃの径はいずれも同じ値とした。また、横孔１４４ｂの径は縦孔１４４ｃの径よりも大きい値とした。なお、外側入口１４４ａは、図４，５に示すように、外側保護カバー１４０の周方向に沿って横孔１４４ｂと縦孔１４４ｃとが交互に等間隔に位置するように形成されている。すなわち、図４，５における横孔１４４ｂの中心と外側保護カバー１４０の中心軸とを結んだ線と、その横孔１４４ｂに隣接する縦孔１４４ｃの中心と外側保護カバー１４０の中心軸とを結んだ線と、のなす角が３０°（３６０°／１２個）となっている。

外側出口１４７ａは、外側保護カバー１４０の外側（外部）と第２ガス室１２６とに通じる孔である。この外側出口１４７ａは、先端部１４６の底部１４６ｂの中心に形成された１つの縦孔１４７ｃとして構成されている（図３，５，６参照）。なお、外側入口１４４ａとは異なり、外側出口１４７ａは、外側保護カバー１４０の側部（ここでは先端部１４６の側部１４６ａ）には配設されていない。この外側出口１４７ａ（ここでは縦孔１４７ｃ）は、円形に開けられた孔である。この外側出口１４７ａの径は、例えば０．５ｍｍ〜３．６ｍｍである。外側出口１４７ａの径は、１．４ｍｍ〜２．５ｍｍとしてもよい。なお、本実施形態では、縦孔１４７ｃの径は、横孔１４４ｂや縦孔１４４ｃの径よりも大きい値とした。

外側保護カバー１４０及び内側保護カバー１３０は、胴部１４３と内側保護カバー１３０との間の空間として第１ガス室１２２を形成している。より具体的には、第１ガス室１２２は、段差部１３３，第１円筒部１３４，第２円筒部１３６，大径部１４２，側部１４３ａ、段差部１４３ｂにより囲まれた空間である。センサ素子室１２４は、内側保護カバー１３０により囲まれた空間である。外側保護カバー１４０及び内側保護カバー１３０は、先端部１４６と内側保護カバー１３０との間の空間として第２ガス室１２６を形成している。より具体的には、第２ガス室１２６は、先端部１３８と先端部１４６とに囲まれた空間である。なお、先端部１４６の内周面が接続部１３７の外周面と当接しているため、第１ガス室１２２と第２ガス室１２６とは直接には連通していない。

ここで、ガスセンサ１００が特定ガス濃度を検出する際の保護カバー１２０内の被測定ガスの流れについて説明する。配管２０内を流れる被測定ガスは、まず、複数の外側入口１４４ａ（横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃ）の少なくともいずれかを通って第１ガス室１２２内に流入する。次に、被測定ガスは、第１ガス室１２２から外側開口部１２８を経て素子室入口１２７に流入し、素子室入口１２７を経て素子側開口部１２９から流出して、センサ素子室１２４に流入する。素子側開口部１２９からセンサ素子室１２４内に流入した被測定ガスは、少なくとも一部がセンサ素子１１０のガス導入口１１１に到達する。被測定ガスがガス導入口１１１に到達してセンサ素子１１０の内部に流入すると、この被測定ガス中の特定ガス濃度に応じた電気信号（電圧又は電流）をセンサ素子１１０が発生させ、この電気信号に基づいて特定ガス濃度が検出される。また、センサ素子室１２４内の被測定ガスは、素子室出口１３８ａ（横孔１３８ｂ）の少なくともいずれかを通って第２ガス室１２６に流入し、そこから外側出口１４７ａを通って外部に流出する。なお、センサ素子１１０は、所定の温度を保つように内部のヒーターの出力が例えば図示しないコントローラによって制御される。

ここで、外側保護カバー１４０は、外側入口１４４ａの合計断面積Ａ［ｍｍ²］と外側出口１４７ａの合計断面積Ｄ［ｍｍ²］との比である断面積比Ａ／Ｄが値２．０超過値５．０以下となっている。断面積比Ａ／Ｄが値２．０超過では、合計断面積Ａが比較的大きいことで外側入口１４４ａから流入する被測定ガスの流量が大きくなりやすく、合計断面積Ｄが比較的小さいことで外側出口１４７ａから流入（逆流）しようとする被測定ガスの流量が小さくなりやすい。これらにより、ガス導入口１１１周辺の空間が流入した被測定ガスで置換されやすくなる。したがって、特定ガス濃度検出の応答性が向上する。また、合計断面積Ｄが小さすぎると外側出口１４７ａから流出する被測定ガスの流量が小さくなって応答性が低下する場合があるが、断面積比Ａ／Ｄが値５．０以下では、そのような応答性の低下を低減できる。なお、断面積比Ａ／Ｄの調整は、例えば外側入口１４４ａ及び外側出口１４７ａの数を調整することで行ってもよいし、外側入口１４４ａの各々の断面積及び外側出口１４７ａの各々の断面積を調整することで行ってもよい。

また、内側保護カバー１３０は、素子室入口１２７の合計断面積Ｂ[ｍｍ²]が素子室出口１３８ａの合計断面積Ｃ［ｍｍ²］より大きく形成されている。そして、外側保護カバー１４０及び内側保護カバー１３０は、合計断面積Ａ〜ＤがＢ＞Ａ＞Ｃ＞Ｄを満たし、Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｄが値３０００以上値８５００以下を満たすようになっている。こうしたガスセンサ１００では、被測定ガスの流速が低流速の場合において、被測定ガスの流れが円滑になり、外側入口１４４ａから流入する被測定ガスの多くがセンサ素子室１２４内に流入するとともに、センサ素子室１２４内に流入した被測定ガスの多くが逆流することなく外側出口１４７ａから流出する。つまり、合計断面積Ｂが合計断面積Ａよりも大きいことで、外側入口１４４ａから流入したガスの多くが素子室入口１２７を通ってセンサ素子室１２４内に流入することで、センサ素子室１２４内に流入する被測定ガスの流量が大きくなりやすい。また、合計断面積Ａが合計断面積Ｃよりも大きいことで、素子室出口１３８ａから流入（逆流）しようとする被測定ガスの流量が小さくなりやすい。さらに、合計断面積Ｃが合計断面積Ｄよりも大きいことで、外側出口１４７ａから流入（逆流）しようとする被測定ガスの流量が小さくなりやすい。これらにより、被測定ガスの流速が低流速の場合でも、ガス導入口１１１周辺の空間が流入した被測定ガスで置換されやすくなる。したがって、被測定ガスの流速が低流速の場合でも、各出入口の合計断面積Ａ〜Ｄを保温性が低下するほど大きくすることなく、特定ガス濃度検出の応答性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、合計断面積Ａは、６個の横孔１４４ｂの合計断面積と６個の縦孔１４４ｃの合計断面積との和である。合計断面積Ｃは、４個の横孔１３８ｂの合計断面積である。合計断面積Ｄは、１個の縦孔１４７ｃの断面積である。外側入口１４４ａの断面積は、外側入口１４４ａを通過する被測定ガスの向きに垂直な方向の面積とする。本実施形態では、外側入口１４４ａはいずれも円形の孔であるため、この円の面積が断面積となる。素子室出口１３８ａ及び外側出口１４７ａについても同様である。また、例えばある１つの外側入口１４４ａにおいて、入口側（外側保護カバー１４０の外表面側）と出口側（外側保護カバー１４０の内表面側）とで断面積が異なるなど、外側入口１４４ａの断面積が一定でない場合には、断面積の最小値をその外側入口１４４ａの断面積とする。素子室出口１３８ａ及び外側出口１４７ａについても同様である。また、本実施形態では、合計断面積Ｂは、素子室入口１２７の断面積であり、第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面との間の筒状の隙間の断面積である。素子室入口１２７の断面積は、素子室入口１２７を通過する被測定ガスの向きに垂直な方向の面積とする。本実施形態では、第１円筒部１３４の外周面及び第２円筒部１３６の内周面はいずれも円形であるため、第２円筒部１３６の内径を直径とする円の断面積から第１円筒部１３４の外径を直径とする円の断面積とを差し引いた値が素子室入口１２７の断面積となる。また、例えば素子室入口１２７において、外側開口部１２８と素子側開口部１２９とで断面積が異なるなど、素子室入口１２７における被測定ガスの流れの向きに垂直な方向の断面積が一定でない場合には、断面積の最小値をその素子室入口１２７の断面積とする。本実施形態では、素子室入口１２７のうち突出部１３６ａが最も突出している断面、つまり図４の断面において素子室入口１２７の断面積が最小値であるため、図４の断面における素子室入口１２７の断面積が合計断面積Ｂとなる。

以上詳述した本実施形態のガスセンサ１００によれば、断面積比Ａ／Ｄが値２．０超過値５．０以下であり、かつ、Ｂ＞Ａ＞Ｃ＞Ｄを満たし、さらに、合計断面積Ａ〜Ｄの積であるＡ×Ｂ×Ｃ×Ｄが値３０００以上値８５００以下を満たすことで、被測定ガスの流速が低流速の場合でも特定ガス濃度検出の応答性の低下を低減できるとともに、保温性の低下を低減できる。断面積比Ａ／Ｄは値２．５以上が好ましく、値３．０以上がより好ましく、値３．４以上がさらに好ましい。断面積比Ａ／Ｄが大きいほど、特定ガス濃度検出の応答性が向上しやすい。合計断面積Ａは、１０ｍｍ²以上３０ｍｍ²以下としてもよいし、１０ｍｍ²以上１８ｍｍ²以下としてもよい。また、合計断面積Ｂは、１５ｍｍ²以上５０ｍｍ²以下としてもよいし、１５ｍｍ²以上３５ｍｍ²以下としてもよいし、２０ｍｍ²以上３５ｍｍ²以下としてもよい。また、合計断面積Ｃは、５ｍｍ²以上１５ｍｍ²以下としてもよいし、５ｍｍ²以上１０ｍｍ²以下としてもよい。また、合計断面積Ｄは、１．６ｍｍ²以上１０ｍｍ²以下としてもよいし、２．８ｍｍ²以上３．５ｍｍ²以下としてもよい。さらにまた、合計断面積Ｂと合計断面積Ａとの比である断面積比Ｂ／Ａは、値１超過（つまりＢ＞Ａ）値４．５以下としてもよいし、値１．４以上値３．３以下としてもよい。また、合計断面積Ａと合計断面積Ｃとの比である断面積比Ａ／Ｃは、値１超過（つまりＡ＞Ｃ）値６．０以下としてもよいし、値１．１以上値３．０以下としてもよい。また、合計断面積Ｃと合計断面積Ｄとの比である断面積比Ｃ／Ｄは、値１超過（つまりＣ＞Ｄ）値９．４以下としてもよいし、値１．３以上値４．０以下としてもよい。

また、ガスセンサ１００では、外側保護カバー１４０は、側部１４６ａと底部１４６ｂとを有する有底筒状の先端部１４６を有しており、外側出口１４７ａは、外側保護カバー１４０の側部１４６ａには配設されていない。ここで、外側保護カバー１４０の側部１４６ａに配設された外側出口１４７ａが存在する場合、側部１４６ａの外側出口１４７ａと周囲の被測定ガスの流れ方向との位置関係によって、応答性が変化する場合がある。このような側部１４６ａの外側出口１４７ａ（ここでは横孔）と周囲の被測定ガスの流れ方向との位置関係による応答性の変化が大きいと、ガスセンサ１００の取り付けの向き（外側保護カバー１４０の中心軸を中心とした回転方向の角度）によっては応答性が低下する場合がある（上述した特許文献２参照）。これに対し、本実施形態のガスセンサ１００では、外側出口１４７ａが側部１４６ａには配設されていないため、ガスセンサ１００の取り付けの向きによる応答性への影響を低減できる。なお、このようなガスセンサ１００の取り付けの向きによる応答性への影響を角度依存性と称する。本実施形態のガスセンサ１００では、外側出口１４７ａが側部１４６ａには配設されていないことで、角度依存性を小さくできる。また、外側保護カバー１４０では、外側出口１４７ａは、底部１４６ｂに形成された１つの縦孔１４７ｃとして構成されており、縦孔１４７ｃの径は比較的大きく、例えば横孔１４４ｂや縦孔１４４ｃの径よりも大きい。このため、Ｂ＞Ａ＞Ｃ＞Ｄを満たすように合計断面積Ｄを設定しても、外側出口１４７ａにすすがつまりにくい。

さらに、ガスセンサ１００では、内側保護カバー１３０は、側部１３８ｄと底部１３８ｅとを有する有底筒状の形状をしており、素子室出口１３８ａは、内側保護カバー１３０の底部１３８ｅには配設されていない。一般的に底部１３８ｅよりも側部１３８ｄの方が面積が大きい場合が多く、その場合には素子室出口１３８ａの合計断面積Ｃを大きくしやすいため、Ｃ＞Ｄを実現しやすい。また、素子室出口１３８ａの延長線上にセンサ素子１１０がないほうがセンサ素子１１０に水がかかりにくく、素子室出口１３８ａを内側保護カバー１３０の側部１３８ｄに配設したほうが、素子室出口の延長線上にセンサ素子がない構成を実現しやすい。また、内側保護カバー１３０の底部１３８ｅに素子室出口１３８ａが配設されていると、外側保護カバー１４０の底部１４６ｂに配設された外側出口１４７ａと、内側保護カバー１３０の底部１３８ｅに配設された素子室出口１３８ａとセンサ素子１１０とが一直線上に配設される場合がある。外側出口１４７ａと素子室出口１３８ａと、センサ素子１１０とが一直線上に配設されている場合、外側出口１４７ａから侵入した水がセンサ素子１１０にかかりやすくなることが懸念される。これに対し、本実施形態のガスセンサ１００では、素子室出口１３８ａは内側保護カバー１３０の底部１３８ｅには配設されていないため、外側出口１４７ａから侵入した水がセンサ素子１１０にかかりにくい。

さらにまた、ガスセンサ１００において、内側保護カバー１３０は、素子側開口部１２９が先端方向に向けて開口するように素子室入口１２７を形成している。そのため、素子側開口部１２９から流出した被測定ガスがセンサ素子１１０の表面（ガス導入口１１１以外の表面）に垂直に当たることを抑制したり、センサ素子１１０の表面上を長い距離通過してからガス導入口１１１に到達することを抑制したりできる。これにより、センサ素子１１０の保温性の低下をより抑制できる。しかも、素子側開口部１２９の開口の向きを調整することでセンサ素子１１０の保温性の低下を抑制しており、内側保護カバー１３０内の被測定ガスの流量や流速を減らしているわけではないため、特定ガス濃度検出の応答性の低下もより低減できる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施しうることは言うまでもない。

例えば、保護カバー１２０の形状は上述した実施形態に限られない。保護カバー１２０の形状や素子室入口１２７，素子室出口１３８ａ，外側入口１４４ａ，外側出口１４７ａの形状，個数，配置などは、適宜変更してもよい。例えば、外側保護カバー１４０の先端部１４６は、有底筒状で、側部１４６ａと底部１４６ｂとテーパー部１４６ｃとを有するものとしたが、テーパー部１４６ｃを省略した円筒形状としてもよい。また、内側保護カバー１３０の先端部１３８は、側部１３８ｄの外径が一定で側部１３８ｄと底部１３８ｅとが同径となるような形状としたが、例えば円錐台を逆さにした形状など、側部１３８ｄの外径が底部１３８ｅに近づくほど小さくなる傾向を有する形状としてもよい。図８は、外側保護カバー１４０の先端部１４６をテーパー部１４６ｃを省略した円筒形状とし、内側保護カバー１３０の先端部１３８を円錐台を逆さにした形状としたガスセンサ２００の縦断面図（ガスセンサ１００のＢ−Ｂ断面図に相当）である。図９は図８の外側保護カバー２４０のＦ−Ｆ断面図であり、図１０は図８のＧ視図である。図８〜１０では、ガスセンサ１００と同じ構成要素については同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。図８に示すように、ガスセンサ２００の保護カバー２２０は内側保護カバー１３０に代えて内側保護カバー２３０を備え、外側保護カバー１４０に代えて外側保護カバー２４０を備えている。内側保護カバー２３０の第２部材２３５は、先端部１３８及び段差部１３９に代えて円錐台を逆さにした形状の先端部２３８を有している。また、先端部２３８には、センサ素子室１２４と第２ガス室１２６とに通じ、センサ素子室１２４からの被測定ガスの出口である素子室出口２３８ａが形成されている。素子室出口２３８ａは、先端部２３８の底面の中心に形成された円形の縦孔を１つ有している。外側保護カバー２４０は、先端部１４６に代えて、有底筒状（円筒形状）で胴部１４３よりも内径の小さい先端部２４６を有している。先端部２４６は、外側保護カバー２４０の中心軸方向（図８の上下方向）に沿った側面を有し外径が側部１４３ａの内径よりも小さい側部２４６ａと、外側保護カバー２４０の底部である底部２４６ｂと、を有している。また、先端部２４６には、被測定ガスの外部への出口である複数（ここでは６個）の外側出口２４７ａが形成されている。この外側出口２４７ａは、先端部２４６の底部２４６ｂに外側保護カバー２４０の周方向に沿って等間隔に形成された複数（ここでは６個）の縦孔２４７ｃを有している（図８〜１０参照）。こうしたガスセンサ２００でも、断面積比Ａ／Ｄが値２．０超過値５．０以下で、かつＢ＞Ａ＞Ｃ＞Ｄを満たし、さらにＡ×Ｂ×Ｃ×Ｄが値３０００以上値８５００以下を満たすようにすることで、上述した実施形態と同様の効果が得られる。

上述した実施形態では、素子室入口１２７は第１部材１３１と第２部材１３５との隙間としたが、これに限らず、素子室入口はセンサ素子室１２４への入口であればどのような形状であってもよい。例えば素子室入口は内側保護カバー１３０に形成された貫通孔であってもよい。なお、素子室入口が貫通孔である場合も、素子室入口がセンサ素子１１０の後端側から先端側へ向かう流路を形成していてもよい。例えば素子室入口が縦孔や図３の上下方向から傾斜した孔であってもよい。また、素子側開口部１２９が先端方向に向けて開口していてもよい。また、素子室入口１２７の数は１つに限らず複数でもよい。素子室出口１３８ａ，外側入口１４４ａ，外側出口１４７ａについても、孔に限らず保護カバー１２０を構成する複数の部材の隙間であってもよいし、各々の数は１以上であればよい。また、外側入口１４４ａは横孔１４４ｂと縦孔１４４ｃとを有するものとしたが、いずれか一方のみを有するものとしてもよい。また、横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃに加えて又は代えて、側部１４３ａと段差部１４３ｂとの境界の角部に角孔を形成してもよい。素子室入口１２７，素子室出口１３８ａ，外側出口１４７ａについても、同様に横孔，縦孔，角孔のいずれか１以上を有するものとしてもよい。また、外側出口１４７ａは、テーパー部１４６ｃに設けられた貫通孔を有するものとしてもよい。ただし、上述したように外側出口１４７ａについては横孔を有さない、すなわち外側出口１４７ａは側部１４６ａには配設されていないことが好ましい。また、上述したように素子室出口１３８ａについては縦孔を有さない、すなわち素子室出口１３８ａは底部１３８ｅには配設されていないことが好ましい。

上述した実施形態では、突出部１３６ａは第２円筒部１３６の内周面に形成されているが、これに限られない。第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面との少なくとも一方の面に、他方の面に向けて突出してその面に接する突出部が形成されていればよい。また、上述した実施形態では、図３，４に示すように、第２円筒部１３６のうち突出部１３６ａが形成されている部分の外周面は内側に窪んでいるが、これに限らず外周面が窪んでいなくてもよい。また、突出部１３６ａは半球形状に限らずどのような形状であってもよい。なお、第１円筒部１３４の外周面及び第２円筒部１３６の内周面に突出部１３６ａが形成されていなくてもよい。

上述した実施形態では、素子室入口１２７は第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面との間の筒状の隙間としたが、これに限られない。例えば、第１円筒部の外周面と第２円筒部の内周面との少なくとも一方に凹部（溝）が形成されており、素子室入口は、凹部により形成された第１円筒部と第２円筒部との隙間としてもよい。図１１は、変形例の素子室入口３２７を示す断面図である。図１１に示すように、第１円筒部３３４の外周面と第２円筒部３３６の内周面とは接しており、第１円筒部３３４の外周面には複数（図１１では４個）の凹部３３４ａが等間隔に形成されている。この凹部３３４ａと第２円筒部３３６の内周面との間の隙間が、素子室入口３２７となっている。このように素子室入口３２７が複数の（図１１では４箇所）の隙間で構成されている場合には、複数の隙間の合計断面積を合計断面積Ｂとする。

上述した実施形態では、素子室入口１２７は、センサ素子１１０の後端−先端方向に平行な流路（図３における上下方向に平行な流路）としたが、これに限られない。例えば、素子室入口は、センサ素子１１０の後端側から先端側に向かうにつれてセンサ素子１１０に近づくように後端−先端方向から傾斜した流路としてもよい。図１２は、この場合の変形例のガスセンサ４００の縦断面図である。図１２では、ガスセンサ１００，２００と同じ構成要素については同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。図１２に示すように、ガスセンサ４００の保護カバー４２０は、内側保護カバー２３０に代えて内側保護カバー４３０を備えている。内側保護カバー４３０は、第１部材４３１と、第２部材４３５と、を備えている。第１部材４３１は、第１部材１３１と比べて、第１円筒部１３４を備えない代わりに、円筒状の胴部４３４ａと、センサ素子１１０の後端側から先端側に向かうにつれて縮径する円筒状の第１円筒部４３４ｂと、を備えている。第１円筒部４３４ｂは、センサ素子１１０の後端側の端部で胴部４３４ａと接続されている。第２部材４３５は、第２部材２３５と比べて、第２円筒部１３６及び接続部１３７を備えない代わりに、センサ素子１１０の後端側から先端側に向かうにつれて縮径する円筒状の第２円筒部４３６を備えている。第２円筒部４３６は、先端部２３８と接続されている。第１円筒部４３４ｂの外周面と第２円筒部４３６の内周面とは接しておらず、両者により形成される隙間が素子室入口４２７となっている。素子室入口４２７は、第１ガス室１２２側の開口部である外側開口部４２８と、センサ素子室１２４側の開口部である素子側開口部４２９と、を有している。この素子室入口４２７は、第１円筒部４３４ｂ及び第２円筒部４３６の形状によって、センサ素子１１０の後端側から先端側に向かうにつれてセンサ素子１１０に近づくように（内側保護カバー４３０の中心軸に近づくように）後端−先端方向から傾斜した流路となっている。同様に、素子側開口部４２９は、センサ素子１１０の後端側から先端側に向かうにつれてセンサ素子１１０に近づくように後端−先端方向から傾斜して開口している（図１２の拡大図参照）。このように素子室入口４２７が傾斜した流路である場合や素子側開口部４２９が傾斜して開口している場合、素子側開口部４２９からセンサ素子室１２４に流出する被測定ガスの流れる向きはセンサ素子１１０の後端−先端方向から傾斜した向きになる。これにより、上述した実施形態の素子室入口１２７や素子側開口部１２９と同様の効果が得られる。すなわち、被測定ガスがセンサ素子１１０の表面（ガス導入口１１１以外の表面）に垂直に当たることを抑制したり、センサ素子１１０の表面上を長い距離通過してからガス導入口１１１に到達することを抑制したりできる。これにより、センサ素子１１０の保温性の低下を抑制できる。また、図１２では、素子室入口４２７の幅は、センサ素子１１０の後端側から先端側に向かうにつれて狭くなっている。そのため、素子側開口部４２９の開口面積は外側開口部４２８の開口面積よりも小さい。換言すると、素子室入口４２７は、図７を用いて説明した距離Ａ５よりも距離Ａ４の方が小さくなっている。これにより、被測定ガスが外側開口部４２８から流入して素子側開口部４２９から流出することで流入時と比べて流出時の被測定ガスの流速が高まる。そのため、特定ガス濃度検出の応答性を向上させることができる。なお、図１２では、素子室入口４２７がセンサ素子１１０の後端−先端方向から傾斜した流路となっており、素子側開口部４２９がセンサ素子１１０の後端−先端方向から傾斜して開口し、且つ素子側開口部４２９の開口面積が外側開口部４２８の開口面積よりも小さくなるようにしているが、これらの３つの特徴のうち１以上を省略してもよいし、ガスセンサがこれらの３つの特徴のうち１以上の特徴を有するようにしてもよい。こうしたガスセンサ４００でも、断面積比Ａ／Ｄが値２．０超過値５．０以下で、かつＢ＞Ａ＞Ｃ＞Ｄを満たし、さらにＡ×Ｂ×Ｃ×Ｄが値３０００以上値８５００以下を満たすようにすることで、上述した実施形態と同様の効果が得られる。なお、図１２のガスセンサ４００では、ガスセンサ２００のように、外側保護カバー２４０の先端部２４６をテーパー部を省略した円筒形状とし、内側保護カバー４３０の先端部２３８を円錐台を逆さにした形状としたが、ガスセンサ１００のような先端部１３８，段差部１３９及び先端部１４６を有するものとしてもよい。

上述した実施形態では、素子側開口部１２９は先端方向に向けて開口していたが、これに限らず、例えば先端方向と垂直な方向に向けてセンサ素子室１２４に開口していてもよい。また、上述した実施形態では、素子室入口１２７はセンサ素子１１０の後端−先端方向に平行な流路としたが、これに限らず、例えば先端方向と垂直な方向に沿った流路としてもよい。

上述した実施形態では、外側入口１４４ａと素子室入口１２７との間の被測定ガスの流路は第１ガス室１２２のみとしたが、これに限られない。第１ガス室１２２は、外側入口１４４ａと素子室入口１２７との間の被測定ガスの流路の少なくとも一部であればよい。例えば、保護カバー１２０が内側保護カバー１３０及び外側保護カバー１４０の他に両者の間に配置された中間保護カバーを備えており、外側入口１４４ａと素子室入口１２７との間の被測定ガスの流路が複数のガス室を含んでいてもよい。同様に、上述した実施形態では、外側出口１４７ａと素子室出口１３８ａとの間の被測定ガスの流路は第２ガス室１２６のみとしたが、これに限られない。第２ガス室１２６は、外側出口１４７ａと素子室出口１３８ａとの間の被測定ガスの流路の少なくとも一部であればよい。

上述した実施形態では、内側保護カバー１３０は、第１部材１３１と第２部材１３５と２つの部材を備えていたが、第１部材１３１と第２部材１３５とは一体化された部材であってもよい。

上述した実施形態では、ガス導入口１１１は、センサ素子１１０の先端面（図３におけるセンサ素子１１０の下面）に開口しているものとしたが、これに限られない。例えば、センサ素子１１０の側面（図４におけるセンサ素子１１０の上下左右の面）に開口していてもよい。

上述した実施形態では、センサ素子１１０は多孔質保護層１１０ａを備えているが、多孔質保護層１１０ａを備えていなくてもよい。

上述した実施形態では、保護カバー１２０をガスセンサ１００の一部として説明したが、保護カバー１２０は単独で流通してもよい。

以下には、ガスセンサを具体的に作製した例を実施例として説明する。実験例４〜７，９〜１０，１２〜１４，１８，２１，２３が本発明の実施例に相当し、実験例１〜３，８，１１，１５〜１７，１９〜２０，２２が比較例に相当する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実験例１］
外側保護カバー２４０に代えて図１３，１４に示す外側保護カバー５４０を用いた以外は図８〜１０に示したガスセンサ２００を実験例１とした。具体的には、内側保護カバー２３０の第１部材１３１は、板厚が０．３ｍｍ、軸方向長さが１０．２ｍｍ、大径部１３２の軸方向長さが１．８ｍｍ、大径部１３２の外径が１４．４ｍｍ、第１円筒部１３４の軸方向長さが８．４ｍｍ、第１円筒部１３４の外径が８．４８ｍｍとした。第２部材２３５は、板厚が０．３ｍｍ、軸方向長さが１１．５ｍｍ、第２円筒部１３６の軸方向長さが４．５ｍｍ、第２円筒部１３６の内径が９．７ｍｍ、先端部２３８の軸方向長さが４．９ｍｍ、先端部２３８の底面の径が３．０ｍｍとした。素子室入口１２７に関して、距離Ａ４，Ａ５，Ａ７はいずれも０．６１ｍｍ距離Ｌは４ｍｍとした。素子室出口２３８ａの径は１．５ｍｍとした。外側保護カバー５４０は、板厚が０．４ｍｍ、軸方向長さが２４．３５ｍｍ、大径部１４２の軸方向長さが５．８５ｍｍ、大径部１４２の外径が１５．２ｍｍ、胴部１４３の軸方向長さが８．９ｍｍ（胴部１４３の上端から段差部１４３ｂの上面までの軸方向長さが８．５ｍｍ）、胴部１４３の外径が１４．６ｍｍ、先端部２４６の軸方向長さが９．６ｍｍ、先端部２４６の外径が８．７ｍｍとした。外側入口１４４ａは、径１ｍｍの横孔１４４ｂを６個、径１ｍｍの縦孔１４４ｃを６個、それぞれ交互に等間隔（隣接する孔のなす角が３０°）に形成した。外側出口５４７ａは、径１ｍｍの横孔５４７ｂを３個、径１ｍｍの縦孔５４７ｃを３個、それぞれ交互に等間隔（隣接する孔のなす角が６０°）に形成した。保護カバー２２０の材質は、ＳＵＳ３１０Ｓとした。また、ガスセンサ２００のセンサ素子１１０は、幅（図８における左右長さ）が４ｍｍ、厚さ（図８における紙面に垂直な方向の長さ）が１．５ｍｍとした。多孔質保護層１１０ａはアルミナ多孔質体とし、厚さは４００μｍとした。実験例１では、合計断面積Ａは９．４ｍｍ²とし、合計断面積Ｂは１５．９ｍｍ²とし、合計断面積Ｃは１．８ｍｍ²とし、合計断面積Ｄは４．７ｍｍ²とした。断面積比Ａ／Ｄは値２．０とした。

［実験例２］
図３〜７に示したガスセンサ１００を実験例２とした。具体的には、内側保護カバー１３０の第１部材１３１は、板厚が０．３ｍｍ、軸方向長さが１０．２ｍｍ、大径部１３２の軸方向長さが１．８ｍｍ、大径部１３２の外径が１４．４ｍｍ、第１円筒部１３４の軸方向長さが８．４ｍｍ、第１円筒部１３４の外径が８．４８ｍｍとした。第２部材１３５は、板厚が０．３ｍｍ、軸方向長さが１１．５ｍｍ、第２円筒部１３６の軸方向長さが４．５ｍｍ、第２円筒部１３６の内径が９．７ｍｍ、先端部１３８の軸方向長さが４．９ｍｍ、先端部１３８の側部１３８ｄの外径が５．６ｍｍとした。素子室入口１２７に関して、距離Ａ４，Ａ５，Ａ７はいずれも０．６１ｍｍ、距離Ｌは４ｍｍとした。素子室出口１３８ａは、径１．５ｍｍの横孔１３８ｂを４個、等間隔に形成した。外側保護カバー１４０は、板厚が０．４ｍｍ、軸方向長さが２４．３５ｍｍ、大径部１４２の軸方向長さが５．８５ｍｍ、大径部１４２の外径が１５．２ｍｍ、胴部１４３の軸方向長さが８．９ｍｍ（胴部１４３の上端から段差部１４３ｂの上面までの軸方向長さが８．５ｍｍ）、胴部１４３の外径が１４．６ｍｍ、先端部１４６の軸方向長さが９．６ｍｍ、先端部１４６の側部１４６ａの軸方向長さが９．６ｍｍ、先端部１４６の側部１４６ａの外径が８．７ｍｍ、先端部１４６の底部１４６ｂの径が２．６ｍｍとした。外側入口１４４ａは、径１．５ｍｍの横孔１４４ｂを６個、径１．０ｍｍの縦孔１４４ｃを６個、それぞれ交互に等間隔に形成した。外側出口１４７ａの径は、１．０ｍｍとした。保護カバー１２０の材質は、ＳＵＳ３１０Ｓとした。また、ガスセンサ１００のセンサ素子１１０は、幅（図４における左右長さ）が４ｍｍ、厚さ（図４における上下長さ）が１．５ｍｍとした。多孔質保護層１１０ａはアルミナ多孔質体とし、厚さは４００μｍとした。実験例２では、合計断面積Ａは１５．３ｍｍ²とし、合計断面積Ｂは１５．９ｍｍ²とし、合計断面積Ｃは７．１ｍｍ²とし、合計断面積Ｄは０．８ｍｍ²とした。断面積比Ａ／Ｄは値１９．５とした。

［実験例３］
図８〜１０に示したガスセンサ２００を実験例３とした。実験例３では、外側出口２４７ａは横孔を備えず、縦孔２４７ｃを６個とし、縦孔２４７ｃの径は実験例１と同じ１．０ｍｍとした。横孔１４４ｂの径は１．５ｍｍとした。それ以外は実験例１と同じ寸法とした。実験例３では、合計断面積Ａは１５．３ｍｍ²とし、合計断面積Ｂは１５．９ｍｍ²とし、合計断面積Ｃは１．８ｍｍ²とし、合計断面積Ｄは４．７ｍｍ²とした。断面積比Ａ／Ｄは値３．３とした。

［実験例４〜２３］
実験例４〜２３では、合計断面積Ａ〜Ｄが表１に示す値となるように外側入口１４４ａ，素子室入口１２７，素子室出口１３８ａ，外側出口１４７ａの寸法を調整した以外は、実験例２のガスセンサ１００と同様とした。具体的には、実験例５，７〜１１，１６〜１９では、外側入口１４４ａとして、径１．０６ｍｍの横孔１４４ｂを６個、径１．０６ｍｍの縦孔１４４ｃを６個、それぞれ交互に等間隔に形成して、合計断面積Ａを１０．６ｍｍ²とした。また、実験例７，９，１１，１５，１７，１９，２０，２２では、第１円筒部１３４の外径は８．５ｍｍ、第２円筒部１３６の内径は１０．７ｍｍとして、合計断面積Ｂを３１．７ｍｍ²とした。実験例２３では、第１円筒部１３４の外径は９．４８ｍｍ、第２円筒部１３６の内径は１１．０ｍｍとして、合計断面積Ｂを２４．４ｍｍ²とした。さらに、実験例６では、素子室出口１３８ａとして、径１．４７ｍｍの横孔１３８ｂを４個等間隔に形成して、合計断面積Ｃを６．８ｍｍ²とした。実験例８，９，１２，１３では、素子室出口１３８ａとして、径１．１４ｍｍの横孔１３８ｂを４個等間隔に形成して、合計断面積Ｃを４．１ｍｍ²とした。実験例１０，１１，１４，１５では、素子室出口１３８ａとして、径１．７７ｍｍの横孔１３８ｂを４個等間隔に形成して、合計断面積Ｃを９．８ｍｍ²とした。そして、実験例４〜１５，２３では、外側出口１４７ａの径を２．０ｍｍとして、合計断面積Ｄを３．１ｍｍ²とした。実験例１８，１９，２１，２２では、外側出口１４７ａの径を２．４４ｍｍとして、合計断面積Ｄを４．７ｍｍ²とした。

［応答性及び保温性の評価］
実験例１〜２３のガスセンサをそれぞれ図１，２と同様に配管に取り付けた。大気に酸素を混合して任意の酸素濃度に調節したガスを被測定ガスとし、この被測定ガスを配管内に流速Ｖ＝１ｍ／ｓ又は流速Ｖ＝１０ｍ／ｓで流した。そして、配管内に流す被測定ガスの酸素濃度を２２．９％から２０．２％に変化させた場合における、センサ素子の出力の時間変化及びヒーターの投入パワーの変化を調べた。酸素濃度を変化させる直前のセンサ素子の出力値を０％、酸素濃度の変化後にセンサ素子の出力が変化して安定したときの出力値を１００％として、出力値が１０％を越えたときから９０％を越えるまでの経過時間を特定ガス濃度検出の応答時間（ｓｅｃ）とした。この応答時間が短いほど特定ガス濃度検出の応答性が高いことを意味する。また、出力値が１０％を超えたときから９０％を超えるまでのセンサ素子のヒーターの投入パワーの最大値をヒーターパワー（Ｗ）として測定した。流速が急激に変化すると、センサ素子が冷えることでヒーターパワーが高くなるため、この値が小さいということは、センサ素子が冷えにくいすなわち保温性が高いことを意味する。なお、応答時間及びヒーターパワーの測定は、各実験例について複数回行い、各々の平均値を各実験例についての応答時間及びヒーターパワーとした。

表１に、実験例１〜２３のガスセンサにおける合計断面積、合計断面積比、応答性、保温性をまとめた。なお、表１では、被測定ガスの流速を１ｍ／ｓとして測定した応答時間を応答性の評価に用い、この応答時間が３秒以下の場合に応答性が良好（ＯＫ）と判断した。また、被測定ガスの流速を６０ｍ／ｓとして測定したヒーターパワー（電力）を保温性の評価に用い、この電力が１０Ｗ以下の場合に保温性が良好と判断した。

表１に示すように、合計断面積Ａ〜ＤがＢ＞Ａ＞Ｃ＞Ｄを満たし（表１ではＢ／Ａ＞１、Ａ／Ｃ＞１、Ｃ／Ｄ＞１のすべてを満たす）、かつ合計断面積比Ａ／Ｄが値２．０超過値５．０以下を満たし、Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｄが値３０００以上値８５００以下を満たす実験例４〜７，９〜１０，１２〜１４，１８，２１，２３では、応答性及び保温性の両方を良好にできることがわかった。具体的には、Ａ／Ｄの値が２．０以下の実験例１や、Ａ／Ｄの値が５．０より大きい実験例２，１６，１７，２０では応答性が低いことから、応答性を高めるためにはＡ／Ｄが値２．０超過値５．０以下を満たす必要があると考えられる。また、Ｃ／Ｄが値１以下つまりＣ≦Ｄとなる実験例１，３では、応答性が低いことから、応答性を高めるためにはＣ＞Ｄを満たす必要があると考えられる。さらに、Ｃ／Ｄ及びＡ／Ｃの値が同じでＢ／Ａの値だけの異なる実験例同士、つまり実験例２，２０、実験例４，２３、実験例５，７、実験例８，９、実験例１０，１１、実験例１２，１３、実験例１４，１５、実験例１６，１７、実験例１８，１９、実験例２１，２２を各々比較すると、Ｂ／Ａの値が小さいほど応答性が低い傾向が見られた。実験例のうちＢ／Ａの値が最も小さいものでもＢ／Ａは値１超過であることから、応答性を高めるためには、Ｂ／Ａが値１超過、つまりＢ＞Ａを満たす必要があると推察される。さらにまた、Ｂ／Ａの値が同じでＡ／Ｃの値の異なる実験例同士、つまり、実験例３，２１、実験例４，６，１２，１４、実験例５，８，１０、実験例７，９，１１、実験例１３，１５を各々比較すると、Ａ／Ｃの値が小さいほど保温性が低い傾向が見られた。実験例のうちＡ／Ｃの値が最も小さいものでもＡ／Ｃは値１超過であることから、保温性を高めるためには、Ａ／Ｃが値１超過、つまりＡ＞Ｃを満たす必要があると推察される。そして、上述した全てを満たす場合でも、Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｄの値が３０００未満である実験例８では応答性が低いことから、応答性を高めるためにはＡ×Ｂ×Ｃ×Ｄの値が３０００以上である必要があると考えられる。また、Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｄの値が８５００を超える実験例１１，１５，１９，２２では保温性が低いことから、保温性を高めるためにはＡ×Ｂ×Ｃ×Ｄの値が８５００以下である必要があると考えられる。

２０ 配管、２２ 固定用部材、１００，２００，４００ ガスセンサ、１０２ ハウジング、１０３ ボルト、１１０ センサ素子、１１０ａ 多孔質保護層、１１１ ガス導入口、１２０，２２０，４２０ 保護カバー、１２２ 第１ガス室、１２４ センサ素子室、１２６ 第２ガス室、１２７，３２７，４２７ 素子室入口、１２８，４２８ 外側開口部、１２９，４２９ 素子側開口部、１３０，２３０，４３０ 内側保護カバー、１３１，４３１ 第１部材、１３２ 大径部、１３３ 段差部、１３４，３３４ 第１円筒部、１３５，２３５，４３５ 第２部材、１３６，３３６，４３６ 第２円筒部、１３６ａ 突出部、１３７ 接続部、１３８，２３８ 先端部、１３８ａ，２３８ａ素子室出口、１３８ｂ 横孔、１３８ｄ 側部、１３８ｅ 底部、１３９ 段差部、１４０，２４０，５４０ 外側保護カバー、１４２ 大径部、１４３ 胴部、１４３ａ 側部、１４３ｂ 段差部、１４４ａ 外側入口、１４４ｂ 横孔、１４４ｃ 縦孔、１４６，２４６ 先端部、１４６ａ，２４６ａ 側部、１４６ｂ，２４６ｂ 底部、１４６ｃ テーパー部、１４７ａ，２４７ａ，５４７ａ 外側出口、１４７ｃ，２４７ｃ，５４７ｃ 縦孔、３３４ａ 凹部、４３４ａ 胴部、４３４ｂ 第１円筒部、５４７ｂ 横孔。

Claims (9)

1. 被測定ガスを導入するガス導入口を有し、該ガス導入口から内部に流入した該被測定ガスの特定ガス濃度を検出可能なセンサ素子と、
   前記センサ素子の先端及び前記ガス導入口が内部に配置されるセンサ素子室を内側に有し、該センサ素子室への入口である１以上の素子室入口と該センサ素子室からの出口である１以上の素子室出口とが配設された内側保護カバーと、
   前記被測定ガスの外部からの入口である１以上の外側入口と、前記被測定ガスの外部への出口である１以上の外側出口と、が配設され、前記内側保護カバーの外側に配設された外側保護カバーと、
   を備え、
   前記外側保護カバー及び前記内側保護カバーは、両者の間の空間として、前記外側入口と前記素子室入口との間の前記被測定ガスの流路の少なくとも一部である第１ガス室と、前記外側出口と前記素子室出口との間の前記被測定ガスの流路の少なくとも一部であり該第１ガス室と直接には連通していない第２ガス室と、を形成しており、
   前記外側入口の合計断面積Ａ［ｍｍ²］、前記素子室入口の合計断面積Ｂ［ｍｍ²］、前記素子室出口の合計断面積Ｃ［ｍｍ²］及び前記外側出口の合計断面積Ｄ［ｍｍ²］が、Ｂ＞Ａ＞Ｃ＞Ｄを満たし、かつ、前記合計断面積Ａと前記合計断面積Ｄとの比である断面積比Ａ／Ｄが値２．０超過値５．０以下であり、前記合計断面積Ａ〜Ｄの積であるＡ×Ｂ×Ｃ×Ｄが値３０００以上値８５００以下である、
   ガスセンサ。
2. 前記断面積比Ａ／Ｄが値２．５以上である、
   請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記合計断面積Ａが１０ｍｍ²以上３０ｍｍ²以下であるか、前記合計断面積Ｂが１５ｍｍ²以上５０ｍｍ²以下であるか、前記合計断面積Ｃが５ｍｍ²以上１５ｍｍ²以下であるか、前記合計断面積Ｄが１．６ｍｍ²以上１０ｍｍ²以下であるか、のうちの１以上を満たす、請求項１又は２に記載のガスセンサ。
4. 前記外側保護カバーは、側部と底部とを有する有底筒状の形状をしており、
   前記外側出口は、前記外側保護カバーの側部には配設されていない、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
5. 前記内側保護カバーは、側部と底部とを有する有底筒状の形状をしており、
   前記素子室出口は、前記内側保護カバーの底部には配設されていない、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスセンサ。
6. 前記内側保護カバーは、前記センサ素子の後端から前記先端に向かう方向を先端方向として、前記素子室入口のうち前記センサ素子室側の開口部である素子側開口部が該先端方向に向けて開口するように該素子室入口を形成している、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスセンサ。
7. 前記内側保護カバーは、第１部材と第２部材とを有しており、
   前記第１部材及び前記第２部材は、両者の間の隙間として、前記素子室入口を形成している、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のガスセンサ。
8. 前記第１部材は、前記センサ素子を囲む第１円筒部を有しており、
   前記第２部材は、前記第１円筒部よりも大径の第２円筒部を有しており、
   前記素子室入口は、前記第１円筒部の外周面と前記第２円筒部の内周面との間の筒状の隙間である、
   請求項７に記載のガスセンサ。
9. 被測定ガスを導入するガス導入口を有し該ガス導入口から内部に流入した該被測定ガスの特定ガス濃度を検出可能なセンサ素子を保護するための保護カバーであって、
   前記センサ素子の先端及び前記ガス導入口を内部に配置するためのセンサ素子室を内側に有し、該センサ素子室への入口である１以上の素子室入口と該センサ素子室からの出口である１以上の素子室出口とが配設された内側保護カバーと、
   前記被測定ガスの外部からの入口である１以上の外側入口と、前記被測定ガスの外部への出口である１以上の外側出口と、が配設され、前記内側保護カバーの外側に配設された外側保護カバーと、
   を備え、
   前記外側保護カバー及び前記内側保護カバーは、両者の間の空間として、前記外側入口と前記素子室入口との間の前記被測定ガスの流路の少なくとも一部である第１ガス室と、前記外側出口と前記素子室出口との間の前記被測定ガスの流路の少なくとも一部であり該第１ガス室と直接には連通していない第２ガス室と、を形成しており、
   前記外側入口の合計断面積Ａ［ｍｍ²］、前記素子室入口の合計断面積Ｂ［ｍｍ²］、前記素子室出口の合計断面積Ｃ［ｍｍ²］及び前記外側出口の合計断面積Ｄ［ｍｍ²］が、Ｂ＞Ａ＞Ｃ＞Ｄを満たし、かつ、前記合計断面積Ａと前記合計断面積Ｄとの比である断面積比Ａ／Ｄが値２．０超過値５．０以下であり、前記合計断面積Ａ〜Ｄの積であるＡ×Ｂ×Ｃ×Ｄが値３０００以上値８５００以下である、
   保護カバー。

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