JP2022153761A - gas sensor - Google Patents

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JP2022153761A JP2021056450A JP2021056450A JP2022153761A JP 2022153761 A JP2022153761 A JP 2022153761A JP 2021056450 A JP2021056450 A JP 2021056450A JP 2021056450 A JP2021056450 A JP 2021056450A JP 2022153761 A JP2022153761 A JP 2022153761A
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雄介 藤井
Yusuke Fujii
正己 大島
Masami Oshima
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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

To suppress the deterioration of a detection electrode and improve the responsiveness to second particular gas.SOLUTION: A gas sensor includes a sensor element 110, an inner protection cover 130, and an outer protection cover 140. The sensor element 110 includes an element main body 20 where a measurement gas flowing part is provided internally, a detection unit that detects the concentration of first particular gas among measurement gas flowing from a gas inlet 21a that is an entrance of the measurement gas flowing part, and a mixed potential cell that generates electromotive force according to the concentration of second particular gas in the measurement gas. The mixed potential cell includes a detection electrode 56 disposed in the element main body 20. The inner protection cover 130 has a sensor element chamber 124 on the inside and has an element chamber entrance 127, which is an entrance into the sensor element chamber 124, disposed therein. The detection electrode 56 is disposed inside the sensor element chamber 124. A shortest path length M1 from the element chamber entrance 127 to the detection electrode 56 is 1.5 mm or more and 19.9 mm or less.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、ガスセンサに関する。 The present invention relates to gas sensors.

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、ガス導入口から内部に流入した被測定ガスの所定のガス濃度を検出可能なセンサ素子と、センサ素子の先端を覆う外側保護カバーと、外側保護カバーとセンサ素子との間に配置された内側保護カバーと、を備えたガスセンサが記載されている。特許文献1の内側保護カバーは、外側保護カバーの外側ガス孔からセンサ素子のガス導入口に達するまでの被測定ガスの経路中に、センサ素子の後端側から先端側へ向かい且つガス導入口の配置された空間に開口したガス流路を形成している。これにより、所定のガス濃度検出の応答性とセンサ素子の保温性とを両立することができるとしている。また、例えば、特許文献2には、内部空所に導入された被測定ガスのNOx濃度を測定するNOxセンサ部に加え、センサ素子の表面に形成されたNH3検知電極を備えたNH3ガスセンサ部を有するガスセンサが記載されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a gas sensor is known that detects the concentration of a predetermined gas such as NOx and oxygen in a gas to be measured such as automobile exhaust gas. For example, Patent Document 1 discloses a sensor element capable of detecting a predetermined gas concentration of a gas to be measured that has flowed into the interior from a gas inlet, an outer protective cover that covers the tip of the sensor element, an outer protective cover and the sensor element. A gas sensor is described that includes an inner protective cover disposed between. The inner protective cover of Patent Document 1 has a gas inlet in the path of the gas to be measured from the outer gas hole of the outer protective cover to the gas inlet of the sensor element. A gas flow path is formed which is open to the space in which the is arranged. Accordingly, it is possible to achieve both the predetermined gas concentration detection responsiveness and the heat retention of the sensor element. Further, for example, Patent Document 2 discloses an NH 3 gas sensor equipped with an NH 3 detection electrode formed on the surface of a sensor element in addition to a NOx sensor unit for measuring the NOx concentration of a gas to be measured introduced into an internal cavity. A gas sensor having a portion is described.

国際公開第2014/192945号パンフレットInternational Publication No. 2014/192945 Pamphlet 特開2018-40746号公報JP 2018-40746 A

ところで、特許文献1のガスセンサにおいて特許文献2のセンサ素子を採用すること、言い換えると、特許文献1のガスセンサにおいて所定のガス(以下第1特定ガスとも称する)とは異なるガス(以下第2特定ガスとも称する)を検知する検知電極をセンサ素子に追加することが考えられる。そして、このような場合に、検知電極の劣化を抑制し且つ第2特定ガスに対する応答性が良好なガスセンサが望まれていた。しかし、このような場合において、保護カバー及び検知電極の適切な位置関係については検討されていなかった。 By the way, by adopting the sensor element of Patent Document 2 in the gas sensor of Patent Document 1, in other words, in the gas sensor of Patent Document 1, a gas different from a predetermined gas (hereinafter also referred to as a first specific gas) (hereinafter referred to as a second specific gas It is conceivable to add a sensing electrode to the sensor element to sense the In such a case, there has been a demand for a gas sensor that suppresses deterioration of the detection electrode and has good responsiveness to the second specific gas. However, in such a case, an appropriate positional relationship between the protective cover and the sensing electrode has not been considered.

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、ガスセンサにおける検知電極の劣化を抑制し且つ第2特定ガスに対する応答性を良好にすることを主目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems, and its main object is to suppress the deterioration of the detection electrode in the gas sensor and to improve the responsiveness to the second specific gas.

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。 The present invention employs the following means in order to achieve the above main object.

本発明のガスセンサは、
先端と該先端とは反対側の後端とを有し、被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部が内部に設けられた素子本体を備え、前記被測定ガス流通部の入口であるガス導入口から前記被測定ガス流通部に流入した前記被測定ガス中の第1特定ガスの濃度を検出するための検出部を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子の前記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素子室入口と該センサ素子室からの出口である素子室出口とが配設された筒状の内側保護カバーと、
前記被測定ガスの外部からの入口である外側入口と前記被測定ガスの外部への出口である外側出口とを有し、前記内側保護カバーの外側に配設された筒状の外側保護カバーと、
を備え、
前記センサ素子は、前記被測定ガス中の前記第1特定ガスとは異なる第2特定ガスの濃度に応じた起電力を生じる混成電位セルを備え、
前記混成電位セルは、前記素子本体に配設された検知電極を備え、
前記検知電極は、前記センサ素子室の内部に配置され、
前記素子室入口から前記検知電極までの最短経路長M1が1.5mm以上19.9mm以下である、
ものである。
The gas sensor of the present invention is
An element body having a front end and a rear end on the opposite side of the front end and provided therein with a measured gas circulation part for introducing and circulating a gas to be measured. a sensor element having a detection portion for detecting the concentration of a first specific gas in the gas to be measured flowing into the gas flow portion to be measured from a gas introduction port;
A sensor element chamber inside which the tip of the sensor element and the gas introduction port are arranged, and an element chamber entrance serving as an entrance to the sensor element chamber and an element chamber serving as an exit from the sensor element chamber a cylindrical inner protective cover provided with an outlet;
a cylindrical outer protective cover disposed outside the inner protective cover and having an outer inlet that is an inlet of the gas to be measured from the outside and an outer outlet that is an outlet of the gas to be measured to the outside; ,
with
The sensor element includes a mixed potential cell that generates an electromotive force corresponding to the concentration of a second specific gas different from the first specific gas in the gas to be measured,
The mixed potential cell comprises a sensing electrode disposed on the element body,
The sensing electrode is arranged inside the sensor element chamber,
The shortest path length M1 from the element chamber entrance to the detection electrode is 1.5 mm or more and 19.9 mm or less,
It is.

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が、外側保護カバーの外側入口から外側保護カバー内に流入し、内側保護カバーの素子室入口からセンサ素子室内に流入し、ガス導入口及び検知電極に到達する。このとき、素子室入口から検知電極までの最短経路長M1が1.5mm以上であることで、素子室入口からセンサ素子室内に流入した被測定ガスの流速が検知電極に至るまでに適度に抑えられるため、被測定ガスが当たることによる検知電極の劣化が抑制される。また、最短経路長M1が19.9mm以下であることで、素子室入口からセンサ素子室内に流入した被測定ガスの少なくとも一部について、被測定ガスが比較的速い流速を保ったまま検知電極に至るため、第2特定ガスに対する応答性が良好になる。以上のことから、このガスセンサでは、検知電極の劣化が抑制され且つ第2特定ガスに対する応答性が良好になる。 In this gas sensor, the gas to be measured flowing around the gas sensor flows into the outer protective cover from the outer inlet of the outer protective cover, flows into the sensor element chamber from the element chamber inlet of the inner protective cover, and flows through the gas introduction port and the detection electrode. to reach At this time, by setting the shortest path length M1 from the entrance of the element chamber to the detection electrode to be 1.5 mm or more, the flow velocity of the gas to be measured that has flowed into the sensor element chamber from the entrance of the element chamber is appropriately suppressed until it reaches the detection electrode. Therefore, deterioration of the sensing electrode due to contact with the gas to be measured is suppressed. In addition, since the shortest path length M1 is 19.9 mm or less, at least part of the gas to be measured that has flowed into the sensor element chamber from the entrance of the element chamber reaches the detection electrode while maintaining a relatively high flow velocity. Therefore, the responsiveness to the second specific gas is improved. As described above, in this gas sensor, deterioration of the detection electrode is suppressed and responsiveness to the second specific gas is improved.

本発明のガスセンサにおいて、前記素子室入口から前記ガス導入口までの最短経路長M2と、前記最短経路長M1と、の比M2/M1が、0.01以上6.37以下であってもよい。比M2/M1が0.01以上6.37以下では、ガスセンサの第1特定ガス濃度の検出の応答時間と第2特定ガス濃度の検出の応答時間とが比較的近くなるため、例えば時々刻々と被測定ガスの組成が変化する場合でも、第1特定ガス濃度及び第2特定ガス濃度の検出タイミングのずれが小さくなる。 In the gas sensor of the present invention, a ratio M2/M1 between the shortest path length M2 from the entrance of the element chamber to the gas introduction port and the shortest path length M1 may be 0.01 or more and 6.37 or less. . When the ratio M2/M1 is 0.01 or more and 6.37 or less, the response time for detecting the concentration of the first specific gas and the response time for detecting the concentration of the second specific gas of the gas sensor become relatively close. Even if the composition of the gas to be measured changes, the difference between detection timings of the first specific gas concentration and the second specific gas concentration is reduced.

本発明のガスセンサにおいて、前記素子室入口から前記ガス導入口までの最短経路長M2が、9.6mm以下であってもよい。最短経路長M2が9.6mm以下では、素子室入口からセンサ素子室内に流入した被測定ガスの少なくとも一部について、被測定ガスが比較的速い流速を保ったままガス導入口に至るため、第1特定ガスに対する応答性が良好になる。最短経路長M2は、0.3mm以上としてもよい。 In the gas sensor of the present invention, a shortest path length M2 from the entrance of the element chamber to the gas introduction port may be 9.6 mm or less. When the shortest path length M2 is 9.6 mm or less, at least part of the measured gas that flows into the sensor element chamber from the element chamber inlet reaches the gas introduction port while maintaining a relatively high flow velocity. 1 The responsiveness to the specific gas is improved. The shortest path length M2 may be 0.3 mm or more.

本発明のガスセンサにおいて、前記検出部は、前記素子本体の外部に配設された外側電極を備え、前記検知電極は、前記素子本体の外部且つ前記外側電極よりも後方に配設されていてもよい。検知電極が外側電極よりも後方に配設されている場合には、素子室入口から検知電極までの最短経路長M1が比較的長くなりやすいが、その場合でも上述したように最短経路長M1が19.9mm以下であることで、第2特定ガスに対する応答性が良好になる。 In the gas sensor of the present invention, the detection section may include an outer electrode provided outside the element body, and the detection electrode may be provided outside the element body and behind the outer electrode. good. When the detection electrodes are arranged behind the outer electrodes, the shortest path length M1 from the element chamber entrance to the detection electrodes tends to be relatively long. By being 19.9 mm or less, the responsiveness to the second specific gas is improved.

本発明のガスセンサにおいて、前記内側保護カバーは、前記センサ素子の周囲を囲む筒状の第1部材と、該第1部材の周囲を囲む筒状の第2部材とを有し、前記素子室入口は、前記第1部材及び前記第2部材の間の隙間であり、前記素子室入口の前記センサ素子室側の開口は、前方に向けて開口していてもよい。ここで、「前記素子室入口の前記センサ素子室側の開口が前方に向けて開口する」とは、前記素子室入口のセンサ素子室側の開口が前後方向と平行に開口している場合と、前方に向かうにつれてセンサ素子に近づくように前後方向から傾斜して開口している場合とを含む。 In the gas sensor of the present invention, the inner protective cover has a tubular first member surrounding the sensor element and a tubular second member surrounding the first member, and the element chamber inlet is a gap between the first member and the second member, and an opening of the entrance of the element chamber on the sensor element chamber side may open forward. Here, "the sensor element chamber side opening of the element chamber entrance opens forward" means that the sensor element chamber side opening of the element chamber entrance is parallel to the front-rear direction. , and the case where the opening is inclined from the front-rear direction so as to approach the sensor element toward the front.

本発明のガスセンサにおいて、前記素子室入口は、前記第1部材の外周面と前記第2部材の内周面との間の筒状の隙間であってもよい。 In the gas sensor of the present invention, the element chamber inlet may be a cylindrical gap between the outer peripheral surface of the first member and the inner peripheral surface of the second member.

本発明のガスセンサにおいて、前記センサ素子は、前記検知電極を覆う多孔質の保護層を備えていてもよい。 In the gas sensor of the present invention, the sensor element may have a porous protective layer covering the sensing electrode.

配管10へのガスセンサ100の取り付け状態の概略説明図。FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of a state in which the gas sensor 100 is attached to the pipe 10; ガスセンサ100の断面模式図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the gas sensor 100; センサ素子110の断面模式図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the sensor element 110; 図2の部分拡大図。FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 2; 図2のA-A断面図。AA sectional view of FIG. 図2のB視図。B view of FIG. 前方から素子本体20を見たときの最短経路長M1,M2を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing shortest path lengths M1 and M2 when the element body 20 is viewed from the front; 検知電極56の別の配置の例を示す部分断面図。FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing another example of arrangement of the detection electrodes 56; 変形例のガスセンサ200の断面模式図。The cross-sectional schematic diagram of the gas sensor 200 of a modification. 変形例の素子室入口327を示す模式図。The schematic diagram which shows the element chamber inlet 327 of a modification.

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10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、本発明の一実施形態であるガスセンサ100の構成の一例を概略的に示した断面模式図である。図3は、ガスセンサ100が備えるセンサ素子110の断面模式図である。図4は、図2の部分拡大図である。図5は、図2のA-A断面図である。図6は図2のB視図である。図2に示すように、センサ素子110が備える素子本体20の長手方向を前後方向、素子本体20の厚み方向を上下方向とする。また、図5に示すように、素子本体20の幅方向(長手方向と厚み方向に垂直な方向)を左右方向とする。なお、図2は、図5のC-C断面図に相当する。センサ素子110の内部構造については、図3に詳しく図示し、図2,図4~図5では図示を省略する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using drawing. FIG. 1 is a schematic illustration of a state in which a gas sensor 100 is attached to a pipe 10. FIG. FIG. 2 is a cross-sectional schematic diagram schematically showing an example of the configuration of the gas sensor 100 that is one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the sensor element 110 included in the gas sensor 100. FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. 2. FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 6 is a B view of FIG. 2 . As shown in FIG. 2, the longitudinal direction of the element body 20 included in the sensor element 110 is defined as the front-rear direction, and the thickness direction of the element body 20 is defined as the vertical direction. Also, as shown in FIG. 5, the width direction of the element body 20 (the direction perpendicular to the longitudinal direction and the thickness direction) is defined as the left-right direction. Note that FIG. 2 corresponds to the CC sectional view of FIG. The internal structure of the sensor element 110 is shown in detail in FIG. 3, and is omitted in FIGS. 2 and 4-5.

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10に取り付けられる。ガスセンサ100は、エンジンから排出された排気ガスを被測定ガスとして、被測定ガス中の第1特定ガスの濃度と、被測定ガス中の第2特定ガスの濃度とを検出するようになっている。本実施形態では、第1特定ガスがNOxであり、第2特定ガスがアンモニアである場合について説明する。 As shown in FIG. 1, a gas sensor 100 is attached to a pipe 10, which is an exhaust path from a vehicle engine. The gas sensor 100 detects the concentration of a first specific gas in the gas to be measured and the concentration of the second specific gas in the gas to be measured, using the exhaust gas discharged from the engine as the gas to be measured. . In this embodiment, the case where the first specific gas is NOx and the second specific gas is ammonia will be described.

ガスセンサ100は、図2に示すように、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、センサ素子110を封入固定する素子封止体101と、素子封止体101に取り付けられたボルト103とを備えている。素子封止体101は、金属製で円筒状のハウジング102と、ハウジング102の内側の貫通孔内に封入されたセラミックス製のサポーター104と、ハウジング102の内側の貫通孔内に封入されたタルクなどのセラミックス粉末を成形した圧粉体105と、を備えている。センサ素子110は素子封止体101の中心軸上に位置しており、素子封止体101を前後方向に貫通している。圧粉体105はハウジング102とセンサ素子110との間で圧縮されている。これにより、圧粉体105がハウジング102内の貫通孔を封止すると共にセンサ素子110を固定している。ボルト103は、金属製で円筒状の部材であり、外周面におねじが設けられている。素子封止体101のハウジング102は配管10に溶接され内周面にめねじが設けられた固定用部材12内に挿入されており、さらにボルト103が固定用部材12に螺合されることでハウジング102が固定用部材12内に固定されている。これにより、ガスセンサ100が配管10内に固定されている。 The gas sensor 100 includes a sensor element 110 and a protective cover 120 that protects the sensor element 110, as shown in FIG. The gas sensor 100 also includes an element sealing body 101 for enclosing and fixing the sensor element 110 and a bolt 103 attached to the element sealing body 101 . The element sealing body 101 includes a cylindrical housing 102 made of metal, a supporter 104 made of ceramics enclosed in a through hole inside the housing 102, and talc or the like enclosed in a through hole inside the housing 102. and a green compact 105 formed by molding ceramic powder. The sensor element 110 is positioned on the central axis of the element sealing body 101 and penetrates the element sealing body 101 in the front-rear direction. A compact 105 is compressed between the housing 102 and the sensor element 110 . As a result, the green compact 105 seals the through hole in the housing 102 and fixes the sensor element 110 . The bolt 103 is a cylindrical member made of metal, and has a male thread on its outer peripheral surface. A housing 102 of an element sealing body 101 is inserted into a fixing member 12 which is welded to the pipe 10 and has an internal thread on its inner peripheral surface. A housing 102 is secured within the securing member 12 . Thereby, the gas sensor 100 is fixed inside the pipe 10 .

センサ素子110は、細長な長尺の板状体形状の素子であり、先端と、先端とは反対側の後端とを有している。図3に示すように、センサ素子110は、素子本体20と、検出部23と、混成電位セル55と、を備えている。センサ素子110の先端は、センサ素子110の長手方向の両端のうち後述するセンサ素子室124内に配置される端、つまり前方の端であり、以下では前端とも称する。 The sensor element 110 is an elongated plate-shaped element, and has a front end and a rear end opposite to the front end. As shown in FIG. 3 , the sensor element 110 includes an element body 20 , a detection section 23 and a mixed potential cell 55 . The front end of the sensor element 110 is the end arranged in the sensor element chamber 124 to be described later, that is, the front end of both ends of the sensor element 110 in the longitudinal direction, and is hereinafter also referred to as the front end.

図3に示すように、素子本体20は、ジルコニア(ZrO2)等の酸素イオン伝導性の固体電解質層を複数枚(図3では6枚)上下方向に積層した積層体を有している。素子本体20は直方体形状であるため、図3,5に示すように、素子本体20は外表面として上面20a,下面20b,左面20c,右面20d,前端面20e,後端面20fを有している。上面20aは、素子本体20の長手方向(軸線方向)に沿った表面である。素子本体20の前後方向の長さは例えば25mm以上100mm以下である。素子本体20の左右方向の長さ(幅)は例えば2mm以上10mm以下である。素子本体20の上下方向の長さ(厚み)は例えば0.5mm以上3mm以下である。また、素子本体20には、前端面20eに開口して被測定ガスを自身の内部に導入する被測定ガス導入口21a(本発明のガス導入口に相当)と、後端面20fに開口してNOx濃度の検出の基準となる基準ガス(ここでは大気)を自身の内部に導入する基準ガス導入口22と、が形成されている。素子本体20の内部には、被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部21が設けられている。被測定ガス流通部21は、被測定ガス流通部21の入口である被測定ガス導入口21aから測定電極27に至る空間である。被測定ガス導入口21aの左右方向の長さ(幅)は例えば1mm以上9mm以下である。上面20aから被測定ガス導入口21aまでの上下方向の長さ、言い換えると前端面20eの上端から被測定ガス導入口21aまでの上下方向の長さである距離K3(図3,4参照)は、例えば0.1mm以上2.4mm以下である。 As shown in FIG. 3, the element main body 20 has a laminate in which a plurality of (six in FIG. 3) oxygen ion conductive solid electrolyte layers such as zirconia (ZrO 2 ) are stacked vertically. Since the element body 20 has a rectangular parallelepiped shape, as shown in FIGS. . The upper surface 20 a is a surface along the longitudinal direction (axial direction) of the element body 20 . The length of the element main body 20 in the front-rear direction is, for example, 25 mm or more and 100 mm or less. The length (width) of the element main body 20 in the horizontal direction is, for example, 2 mm or more and 10 mm or less. The vertical length (thickness) of the element body 20 is, for example, 0.5 mm or more and 3 mm or less. Further, the element main body 20 has a measurement gas introduction port 21a (corresponding to the gas introduction port of the present invention) that opens at the front end face 20e and introduces the gas to be measured into itself, and an opening at the rear end face 20f. and a reference gas introduction port 22 for introducing a reference gas (atmosphere in this case) serving as a reference for detecting the NOx concentration. Inside the element main body 20, a gas to be measured circulating portion 21 for introducing and circulating the gas to be measured is provided. The measured gas circulation portion 21 is a space extending from the measured gas introduction port 21a, which is the inlet of the measured gas circulation portion 21, to the measurement electrode 27. As shown in FIG. The length (width) of the measured gas introduction port 21a in the left-right direction is, for example, 1 mm or more and 9 mm or less. The vertical length from the upper surface 20a to the gas introduction port 21a to be measured, in other words, the distance K3 (see FIGS. 3 and 4), which is the length in the vertical direction from the upper end of the front end surface 20e to the gas introduction port 21a to be measured, is , for example, 0.1 mm or more and 2.4 mm or less.

検出部23は、被測定ガス導入口21aから被測定ガス流通部21に流入した被測定ガス中のNOx濃度を検出するためのものである。検出部23は、素子本体20の前端側に配設された複数の電極を有している。本実施形態では、検出部23は、複数の電極として、外側電極24と、内側主ポンプ電極25と、内側補助ポンプ電極26と、測定電極27と、基準電極28と、を備えている。外側電極24は、素子本体20の外部、より詳しくは、素子本体20の上面20aに配設されている。内側主ポンプ電極25,内側補助ポンプ電極26,及び測定電極27は、素子本体20の内部に配設され、被測定ガス導入口21aから後方に向かってこの順に被測定ガス流通部21内に配設されている。基準電極28は、素子本体20の内部に配設されており、基準電極28には基準ガス導入口22を介して基準ガスが到達する。内側主ポンプ電極25及び内側補助ポンプ電極26は、素子本体20の内部の空間の内周面に配設されておりトンネル状の構造を有していてもよい。外側電極24は、例えば多孔質サーメット電極(例えば、Au及びPtとZrO2とのサーメット電極)として形成される。検出部23が有する他の電極25~28も、同様に多孔質サーメット電極として形成されていてもよい。 The detection unit 23 is for detecting the NOx concentration in the gas to be measured that has flowed into the gas to be measured circulation unit 21 from the gas to be measured introduction port 21a. The detection section 23 has a plurality of electrodes arranged on the front end side of the element body 20 . In this embodiment, the detection unit 23 includes an outer electrode 24, an inner main pump electrode 25, an inner auxiliary pump electrode 26, a measurement electrode 27, and a reference electrode 28 as a plurality of electrodes. The outer electrode 24 is arranged outside the element body 20 , more specifically, on the upper surface 20 a of the element body 20 . The inner main pump electrode 25, the inner auxiliary pump electrode 26, and the measuring electrode 27 are arranged inside the element main body 20, and are arranged in the measured gas flow section 21 in this order rearward from the measured gas introduction port 21a. is set. The reference electrode 28 is arranged inside the element main body 20 , and the reference gas reaches the reference electrode 28 through the reference gas introduction port 22 . The inner main pump electrode 25 and the inner auxiliary pump electrode 26 may be arranged on the inner peripheral surface of the space inside the element body 20 and may have a tunnel-like structure. The outer electrode 24 is formed, for example, as a porous cermet electrode (eg, a cermet electrode of Au and Pt and ZrO 2 ). The other electrodes 25 to 28 of the detection section 23 may also be similarly formed as porous cermet electrodes.

検出部23を用いて被測定ガス中のNOx濃度を検出する原理は周知であるため詳細な説明は省略するが、検出部23は、例えばセンサ素子110(特に検出部23、混成電位セル55)に接続された図示しないコントローラーによって以下のように制御され、以下のように動作する。コントローラーは、外側電極24と基準電極28との間の電圧V0が目標値となるように、外側電極24と内側主ポンプ電極25との間に電圧Vp0を印加する。この電圧Vp0によって、検出部23は、内側主ポンプ電極25周辺の被測定ガス中の酸素を外部(図2のセンサ素子室124)へ汲み出し又は汲み入れる。このとき、外側電極24と内側主ポンプ電極25との間にはポンプ電流Ip0が流れる。このポンプ電流Ip0は、被測定ガス中の酸素濃度に応じた値(酸素濃度を導出可能な値)となる。また、コントローラーは、内側補助ポンプ電極26と基準電極28との間の電圧V1が目標値となるように、外側電極24と内側補助ポンプ電極26との間に電圧Vp1を印加する。この電圧Vp1によって、検出部23は、内側補助ポンプ電極26周辺の被測定ガス中の酸素を外部(センサ素子室124)へ汲み出し又は汲み入れる。これらにより、酸素濃度が所定値に調整された後の被測定ガスが、測定電極27周辺に到達する。測定電極27は、NOxの還元触媒として機能し、到達した被測定ガス中のNOxを還元する。そして、コントローラーは、測定電極27と基準電極28との間の電圧V2が目標値となるように、外側電極24と測定電極27との間に電圧Vp2を印加する。この電圧Vp2によって、検出部23は、測定電極27周辺の被測定ガス中の酸素を外部(センサ素子室124)に汲み出す。これにより、検出部23は、被測定ガス中のNOxが還元されることにより発生した酸素が実質的にゼロとなるように、測定電極27周辺の酸素を外部に汲み出す。このとき、外側電極24と測定電極27との間にはポンプ電流Ip2が流れる。このポンプ電流Ip2は、被測定ガス中のNOx濃度に応じた値(NOx濃度を導出可能な値)となる。 Since the principle of detecting the NOx concentration in the gas to be measured using the detection unit 23 is well known, detailed description will be omitted. It is controlled as follows by a controller (not shown) connected to and operates as follows. The controller applies a voltage Vp0 between the outer electrode 24 and the inner main pump electrode 25 such that the voltage V0 between the outer electrode 24 and the reference electrode 28 is the target value. This voltage Vp0 causes the detector 23 to pump or pump oxygen in the gas under measurement around the inner main pump electrode 25 to the outside (sensor element chamber 124 in FIG. 2). At this time, a pump current Ip 0 flows between the outer electrode 24 and the inner main pump electrode 25 . This pump current Ip0 becomes a value corresponding to the oxygen concentration in the gas to be measured (a value from which the oxygen concentration can be derived). The controller also applies the voltage Vp1 between the outer electrode 24 and the inner auxiliary pump electrode 26 so that the voltage V1 between the inner auxiliary pump electrode 26 and the reference electrode 28 becomes the target value. This voltage Vp1 causes the detector 23 to pump out or pump oxygen in the gas under measurement around the inner auxiliary pump electrode 26 to the outside (sensor element chamber 124). As a result, the gas to be measured whose oxygen concentration has been adjusted to a predetermined value reaches the periphery of the measuring electrode 27 . The measurement electrode 27 functions as a NOx reduction catalyst, and reduces NOx in the measured gas that has reached it. Then, the controller applies the voltage Vp2 between the outer electrode 24 and the measurement electrode 27 so that the voltage V2 between the measurement electrode 27 and the reference electrode 28 becomes the target value. This voltage Vp2 causes the detector 23 to pump out oxygen in the gas under measurement around the measuring electrode 27 to the outside (sensor element chamber 124). As a result, the detector 23 pumps oxygen around the measuring electrode 27 to the outside so that oxygen generated by reduction of NOx in the gas under measurement becomes substantially zero. At this time, a pump current Ip2 flows between the outer electrode 24 and the measurement electrode 27 . This pump current Ip2 becomes a value (a value from which the NOx concentration can be derived) according to the NOx concentration in the gas to be measured.

また、素子本体20には、検知電極56が配設されている。検知電極56は、被測定ガスと接触するように素子本体20の外部かつ被測定ガス導入口21aよりも後方に配設されている。より具体的には、検知電極56は、素子本体20の上面20aに配設されている。また、検知電極56は、素子本体20のうち外側電極24よりも後方に配設されている。この検知電極56と、検出部23と兼用の基準電極28と、両電極間の固体電解質層とによって、混成電位セル55が構成されている。混成電位セル55では、検知電極56において被測定ガス中のアンモニア濃度に応じた混成電位(起電力EMF)が生じる。そして、検知電極56と基準電極28との間の起電力EMFの値が被測定ガス中のアンモニアの濃度の検出に用いられる。検知電極56は、アンモニアの濃度に応じた混成電位を生じ、アンモニア濃度に対する検出感度を有する材料を主成分として構成されている。検知電極56は、例えば金(Au)などの貴金属を主成分としてもよいし、導電性酸化物を主成分としてもよい。貴金属を主成分とする場合、検知電極56は、Au-Pt合金を主成分とすることが好ましい。ここで、主成分とは、含まれる成分全体のうち存在量(atm%,原子量比)が最も多い成分をいうものとする。本実施形態では、検知電極56は、Au-Pt合金とジルコニアとの多孔質サーメット電極とした。検知電極56の前後方向の長さは例えば0.1mm以上3mm以下である。検知電極56の左右方向の長さ(幅)は例えば1.0mm以上9.0mm以下である。検知電極56の厚みは例えば5μm以上40μm以下である。検知電極56は、例えば、素子本体20の前端面20eから検知電極56の前端までの距離K1(図3,図4参照)が7mm以上14mm以下となる位置に配置されている。 Further, a detection electrode 56 is arranged in the element main body 20 . The detection electrode 56 is disposed outside the element main body 20 behind the measured gas introduction port 21a so as to come into contact with the measured gas. More specifically, the sensing electrode 56 is arranged on the upper surface 20 a of the element body 20 . Further, the detection electrode 56 is arranged behind the outer electrode 24 in the element body 20 . A mixed potential cell 55 is composed of the detection electrode 56 , the reference electrode 28 also serving as the detection section 23 , and the solid electrolyte layer between the two electrodes. In the mixed potential cell 55 , a mixed potential (electromotive force EMF) is generated at the detection electrode 56 according to the concentration of ammonia in the gas to be measured. The value of the electromotive force EMF between the detection electrode 56 and the reference electrode 28 is used to detect the concentration of ammonia in the gas to be measured. The detection electrode 56 is mainly composed of a material that generates a mixed potential corresponding to the concentration of ammonia and has detection sensitivity to the concentration of ammonia. The detection electrode 56 may be composed mainly of a noble metal such as gold (Au), or may be composed mainly of a conductive oxide. When the main component is a noble metal, the detection electrode 56 preferably contains an Au--Pt alloy as the main component. Here, the main component means the component with the largest abundance (atm %, atomic weight ratio) among all the components contained. In this embodiment, the sensing electrode 56 is a porous cermet electrode of Au--Pt alloy and zirconia. The length of the detection electrode 56 in the front-rear direction is, for example, 0.1 mm or more and 3 mm or less. The length (width) of the detection electrode 56 in the horizontal direction is, for example, 1.0 mm or more and 9.0 mm or less. The thickness of the detection electrode 56 is, for example, 5 μm or more and 40 μm or less. The detection electrode 56 is arranged at a position where, for example, the distance K1 (see FIGS. 3 and 4) from the front end face 20e of the element body 20 to the front end of the detection electrode 56 is 7 mm or more and 14 mm or less.

センサ素子110は、ヒータ29を備えている。ヒータ29は、素子本体20内部に配設された電気抵抗体である。ヒータ29は、外部から給電されることにより発熱して素子本体20を加熱する。ヒータ29は、素子本体20が有する固体電解質層の加熱及び保温を行って、検出部23の固体電解質層が活性化する温度(例えば800℃)に調整することが可能となっている。また、これによって、混成電位セル55の検知電極56は、アンモニアの検知に適した温度(例えば800°よりも低い温度)に調整される。これらの検出部23及び検知電極56の温度は、例えば、外部からヒータ29に給電される電力を調整するとともに、ヒータ29,検出部23,及び検知電極56の位置関係を調整することによって、調整できる。 The sensor element 110 has a heater 29 . The heater 29 is an electric resistor arranged inside the element body 20 . The heater 29 heats the element body 20 by generating heat when supplied with power from the outside. The heater 29 heats and retains the temperature of the solid electrolyte layer of the element main body 20, and can adjust the temperature (for example, 800° C.) at which the solid electrolyte layer of the detection unit 23 is activated. This also adjusts the sensing electrode 56 of the mixed potential cell 55 to a temperature suitable for sensing ammonia (for example, a temperature lower than 800°). The temperatures of the detection part 23 and the detection electrode 56 can be adjusted, for example, by adjusting the power supplied to the heater 29 from the outside and by adjusting the positional relationship between the heater 29, the detection part 23, and the detection electrode 56. can.

また、センサ素子110は、緩衝層84及び保護層85を備えている。緩衝層84は、多孔質体であり、素子本体20の表面に配設されて保護層85と素子本体20とを接着する役割を果たす。緩衝層84は、素子本体20の上面20aの少なくとも一部を被覆する上側緩衝層84aと、素子本体20の下面20bの少なくとも一部を被覆する下側緩衝層84bと、を備えている。上側緩衝層84aは、検知電極56及び外側電極24も被覆している。上側緩衝層84a及び下側緩衝層84bの各々は、素子本体20の前端から、検出部23及び混成電位セル55に含まれる各電極24,25,26,27,28,56よりも後方までの領域に存在している。また、上側緩衝層84a及び下側緩衝層84bの各々は、被測定ガス流通部21の後端及び保護層85の後端よりも後方まで存在している。保護層85は、多孔質体であり、素子本体20の前端部の周辺、より具体的には検出部23及び混成電位セル55が存在する領域の周囲を被覆している。保護層85は、緩衝層84が形成された素子本体20について、その前端面を全て被覆し、その上下左右の面の一部を被覆している。保護層85は、被測定ガス流通部21の後端よりも後方まで存在している。保護層85は、例えば被測定ガス中の水分等が付着して素子本体20にクラックが生じるのを抑制する役割を果たす。また、保護層85は、被測定ガスに含まれるオイル成分等が素子本体20の外部に配設された外側電極24及び検知電極56等に付着するのを抑制する役割も果たす。緩衝層84も、保護層85と同様の役割を果たす。このため、緩衝層84及び保護層85が本発明の保護層に相当する。緩衝層84及び保護層85は、例えばアルミナ、ジルコニア、スピネル、コージェライト、マグネシアなどの多孔質セラミックスからなるものである。緩衝層84と保護層85とは、主成分が同じであることが好ましい。本実施形態では、緩衝層84及び保護層85はアルミナからなる多孔質セラミックスであるものとした。保護層85は多孔質体であるため、被測定ガスは保護層85の内部を流通して被測定ガス導入口21aに到達可能である。また、保護層85及び緩衝層84は多孔質体であるため、被測定ガスは保護層85及び緩衝層84の内部を流通して外側電極24及び検知電極56に到達可能である。なお、センサ素子110は緩衝層84及び保護層85のうちの少なくとも一方を備えなくてもよい。また、緩衝層84及び保護層85は、少なくとも検知電極56を被覆していれば、その他の部分を被覆しなくてもよい。 The sensor element 110 also includes a buffer layer 84 and a protective layer 85 . The buffer layer 84 is a porous body, is disposed on the surface of the element body 20 and serves to bond the protective layer 85 and the element body 20 together. The buffer layer 84 includes an upper buffer layer 84 a that covers at least part of the upper surface 20 a of the element body 20 and a lower buffer layer 84 b that covers at least part of the lower surface 20 b of the element body 20 . Upper buffer layer 84 a also covers sensing electrode 56 and outer electrode 24 . Each of the upper buffer layer 84a and the lower buffer layer 84b extends from the front end of the element body 20 to the rear of the electrodes 24, 25, 26, 27, 28, and 56 included in the detection section 23 and the mixed potential cell 55. exist in the area. Also, the upper buffer layer 84 a and the lower buffer layer 84 b each extend to the rear of the rear end of the measured gas circulation portion 21 and the rear end of the protective layer 85 . The protective layer 85 is a porous body and covers the periphery of the front end portion of the element body 20, more specifically, the periphery of the region where the detection section 23 and the mixed potential cell 55 are present. The protective layer 85 covers the entire front end surface of the element body 20 on which the buffer layer 84 is formed, and partially covers the upper, lower, left, and right surfaces thereof. The protective layer 85 exists to the rear of the rear end of the measured gas circulation section 21 . The protective layer 85 plays a role of suppressing cracks in the element body 20 due to adhesion of moisture or the like in the gas to be measured, for example. The protective layer 85 also serves to prevent oil components and the like contained in the gas to be measured from adhering to the outer electrode 24 and the detection electrode 56 provided outside the element body 20 . The buffer layer 84 also plays a role similar to that of the protective layer 85 . Therefore, the buffer layer 84 and the protective layer 85 correspond to the protective layer of the invention. The buffer layer 84 and protective layer 85 are made of porous ceramics such as alumina, zirconia, spinel, cordierite, and magnesia. The buffer layer 84 and the protective layer 85 preferably have the same main component. In this embodiment, the buffer layer 84 and the protective layer 85 are porous ceramics made of alumina. Since the protective layer 85 is a porous body, the gas to be measured can flow through the inside of the protective layer 85 and reach the gas inlet 21a to be measured. Moreover, since the protective layer 85 and the buffer layer 84 are porous bodies, the gas to be measured can flow through the protective layer 85 and the buffer layer 84 to reach the outer electrode 24 and the detection electrode 56 . Note that the sensor element 110 does not have to include at least one of the buffer layer 84 and the protective layer 85 . Moreover, as long as the buffer layer 84 and the protective layer 85 cover at least the sensing electrode 56, the other portions may not be covered.

図2,図4~図6に示すように、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。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。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SUS310Sなどのステンレス鋼)で形成されている。 As shown in FIGS. 2 and 4 to 6, protective cover 120 is arranged to surround sensor element 110 . The protective cover 120 has a bottomed cylindrical inner protective cover 130 that covers the tip of the sensor element 110 and a bottomed cylindrical outer protective cover 140 that covers the inner protective cover 130 . A sensor element chamber 124 is formed as a space surrounded by the inner protective cover 130 . A first gas chamber 122 and a second gas chamber 126 are formed as spaces surrounded by the inner protective cover 130 and the outer protective cover 140 . The central axes of gas sensor 100, sensor element 110, inner protective cover 130, and outer protective cover 140 are coaxial. The protective cover 120 is made of metal (for example, stainless steel such as SUS310S).

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部材131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よりも前方に位置する先端部138と、先端部138の後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の前端と段差部139とを接続する接続部137と、を有している。第2部材135は、第1部材131(特に第1円筒部134)の周囲を囲んでいる。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。本実施形態では、素子室出口138aは、側部138dに周方向に等間隔に形成された複数(4個)の円形の孔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は、被測定ガス導入口21aよりも前方に配置されている。第1円筒部134の外径の半径は例えば3mm以上6mm以下である。第2円筒部136の内径の半径は例えば3.2mm以上7mm以下である。第1円筒部134及び第2円筒部136を含む内側保護カバー130の厚みは例えば0.2mm以上0.5mm以下である。 The inner protective cover 130 has a first member 131 and a second member 135 . The first member 131 includes a cylindrical large-diameter portion 132, a cylindrical first cylindrical portion 134 having a smaller diameter than the large-diameter portion 132, and a stepped portion connecting the large-diameter portion 132 and the first cylindrical portion 134. 133 and . The first member 131 surrounds the sensor element 110 . The second member 135 includes a second cylindrical portion 136 having a diameter larger than that of the first cylindrical portion 134 , a tip portion 138 located forward of the second cylindrical portion 136 , and a rear end of the tip portion 138 . It has a stepped portion 139 that protrudes outward from the outer peripheral surface of the tip portion 138 and a connection portion 137 that connects the front end of the second cylindrical portion 136 and the stepped portion 139 . The second member 135 surrounds the first member 131 (especially the first cylindrical portion 134). The tip portion 138 has a side portion 138d and a bottom portion 138e. The distal end portion 138 is formed with one or more element chamber outlets 138 a communicating with the sensor element chamber 124 and the second gas chamber 126 and serving as outlets for the gas to be measured from the sensor element chamber 124 . In this embodiment, the element chamber outlet 138a has a plurality of (four) circular holes 138b formed at equal intervals in the circumferential direction in the side portion 138d. The device chamber outlet 138a is not provided at the bottom portion 138e of the tip portion 138. As shown in FIG. The element chamber outlet 138a is arranged in front of the measured gas introduction port 21a. The radius of the outer diameter of the first cylindrical portion 134 is, for example, 3 mm or more and 6 mm or less. The radius of the inner diameter of the second cylindrical portion 136 is, for example, 3.2 mm or more and 7 mm or less. The thickness of the inner protective cover 130 including the first cylindrical portion 134 and the second cylindrical portion 136 is, for example, 0.2 mm or more and 0.5 mm or less.

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(前端側)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の先端部分を先端部146内に圧入することで、第2部材135を固定してもよい。 The large diameter portion 132, the first cylindrical portion 134, the second cylindrical portion 136, and the tip portion 138 have the same central axis. The inner peripheral surface of the large diameter portion 132 is in contact with the housing 102 , thereby fixing the first member 131 to the housing 102 . The outer peripheral surface of the connecting portion 137 of the second member 135 abuts the inner peripheral surface of the outer protective cover 140 and is fixed by welding or the like. By forming the outer diameter of the tip end side (front end side) of the connection part 137 to be slightly larger than the inner diameter of the tip part 146 of the outer protective cover 140 and press-fitting the tip part of the connection part 137 into the tip part 146, The second member 135 may be fixed.

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。図5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。 The inner peripheral surface of the second cylindrical portion 136 is formed with a plurality of protruding portions 136a that protrude toward the outer peripheral surface of the first cylindrical portion 134 and are in contact with this outer peripheral surface. As shown in FIG. 5, three protruding portions 136a are provided and arranged evenly along the circumferential direction of the inner peripheral surface of the second cylindrical portion 136. As shown in FIG. The projecting portion 136a is formed in a substantially hemispherical shape. By providing such a projecting portion 136a, the positional relationship between the first cylindrical portion 134 and the second cylindrical portion 136 is easily fixed by the projecting portion 136a. In addition, it is preferable that the projecting portion 136a presses the outer peripheral surface of the first cylindrical portion 134 radially inward. In this way, the positional relationship between the first cylindrical portion 134 and the second cylindrical portion 136 can be more reliably fixed by the projecting portion 136a. Incidentally, the number of protrusions 136a is not limited to three, and may be two or four or more. In addition, it is preferable that the number of protrusions 136a is three or more because the fixation between the first cylindrical portion 134 and the second cylindrical portion 136 is easily stabilized.

内側保護カバー130は、上述したようにセンサ素子室124を内側に有している。センサ素子室124は、内側保護カバー130の内側の空間として形成されており、センサ素子室124の後端は素子封止体101で塞がれている。より具体的には、センサ素子室124は、先端部138,段差部139,接続部137,第2円筒部136,第1円筒部134,ハウジング102,サポーター104により囲まれた空間である。センサ素子室124の内部には、センサ素子110の先端及び被測定ガス導入口21aが配置される。また、センサ素子室124の内部には、検知電極56が配置される。内側保護カバー130は、センサ素子室124への入口である素子室入口127を有している。 The inner protective cover 130 has the sensor element chamber 124 inside as described above. The sensor element chamber 124 is formed as a space inside the inner protective cover 130 , and the rear end of the sensor element chamber 124 is closed with the element sealing body 101 . More specifically, sensor element chamber 124 is a space surrounded by tip portion 138 , stepped portion 139 , connecting portion 137 , second cylindrical portion 136 , first cylindrical portion 134 , housing 102 and supporter 104 . Inside the sensor element chamber 124, the tip of the sensor element 110 and the measured gas introduction port 21a are arranged. A detection electrode 56 is arranged inside the sensor element chamber 124 . The inner protective cover 130 has an element chamber entrance 127 that is the entrance to the sensor element chamber 124 .

素子室入口127は、第1部材131及び第2部材135の間の隙間として形成されている。本実施形態では、素子室入口127は、第1円筒部134の外周面と第2円筒部136の内周面との間の円筒状の隙間(ガス流路)として形成されている。素子室入口127は、第2部材135の後端(ここでは第2円筒部136の後端)から第1部材131の前端(ここでは第1円筒部134の前端)までの空間である。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側の開口である後方開口128と、被測定ガス導入口21aの配置された空間であるセンサ素子室124側の開口である前方開口129と、を有している。後方開口128は、外側開口とも称する。前方開口129は、素子側開口とも称する。後方開口128は、第2円筒部136の内周面の後端と第1円筒部134の外周面との間のリング状の隙間である。前方開口129は、第2円筒部136の内周面と第1円筒部134の外周面の前端との間のリング状の隙間である。後方開口128は、前方開口129よりも後方に形成されている。そのため、外側入口144aから被測定ガス導入口21a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の後端側から先端側、言い換えると後方から前方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(前後方向に平行な流路)となっている。 Element chamber entrance 127 is formed as a gap between first member 131 and second member 135 . In this embodiment, the element chamber inlet 127 is formed as a cylindrical gap (gas flow path) between the outer peripheral surface of the first cylindrical portion 134 and the inner peripheral surface of the second cylindrical portion 136 . The element chamber entrance 127 is a space from the rear end of the second member 135 (here, the rear end of the second cylindrical portion 136) to the front end of the first member 131 (here, the front end of the first cylindrical portion 134). The element chamber inlet 127 has a rear opening 128 that is an opening on the side of the first gas chamber 122, which is the space where the outer inlet 144a is arranged, and an opening on the side of the sensor element chamber 124, which is the space where the gas introduction port 21a to be measured is arranged. and a front opening 129, which is an opening. Rear opening 128 is also referred to as an outer opening. The front opening 129 is also called an element-side opening. The rear opening 128 is a ring-shaped gap between the rear end of the inner peripheral surface of the second cylindrical portion 136 and the outer peripheral surface of the first cylindrical portion 134 . The front opening 129 is a ring-shaped gap between the inner peripheral surface of the second cylindrical portion 136 and the front end of the outer peripheral surface of the first cylindrical portion 134 . The rear opening 128 is formed rearward of the front opening 129 . Therefore, in the path of the gas to be measured from the outer inlet 144a to the gas inlet 21a to be measured, the element chamber inlet 127 serves as a flow path from the rear end side to the front end side of the sensor element 110, in other words, from the rear side to the front side. It's becoming Further, the element chamber inlet 127 is a flow path parallel to the rear end-to-front end direction of the sensor element 110 (flow path parallel to the front-rear direction).

前方開口129は、検知電極56よりも前方に配置され、かつ、センサ素子110の後端から先端へ向かう方向(前方)に向けて開口している。また、前方開口129は、センサ素子110の後端-先端方向(前後方向)に平行に開口している。そのため、センサ素子110は、素子室入口127を前方開口129から仮想的に延長した領域(前方開口129の真前の領域)以外の位置に、配置されている。 The front opening 129 is arranged forward of the detection electrode 56 and opens in a direction (forward) from the rear end to the front end of the sensor element 110 . Further, the front opening 129 is opened parallel to the rear end-to-front end direction (front-rear direction) of the sensor element 110 . Therefore, the sensor element 110 is arranged at a position other than the area where the element chamber entrance 127 is virtually extended from the front opening 129 (the area directly in front of the front opening 129).

前方開口129は、被測定ガス導入口21aからの距離K2(図4参照)が-5mm以上2mm以下の位置に形成されていることが好ましい。なお、距離K2は、センサ素子110の軸方向に沿った距離(前後方向の距離)であり、被測定ガス導入口21aよりも前方開口129が後方に位置する場合に距離K2が正の値となるものとする。また、距離K2は、前後方向で、被測定ガス導入口21aの開口の端部のうち最も前方開口129に近い部分と、前方開口129の端部のうち最も被測定ガス導入口21aに近い部分と、の距離とする。例えば、図4において被測定ガス導入口が素子本体20の側面(例えば上面20a)に開口する穴である場合、被測定ガス導入口の開口の後端より後方に前方開口129が位置するときには、被測定ガス導入口の開口の後端と前方開口129との距離が距離K2となり、距離K2は正の値となる。同様に、図4において被測定ガス導入口が素子本体20の側面に開口する穴である場合、被測定ガス導入口の開口の前端より前方に前方開口129が位置するときには、被測定ガス導入口の開口の前端と前方開口129との距離が距離K2となり、距離K2は負の値となる。なお、図4において被測定ガス導入口が素子本体20の側面に開口する穴である場合、被測定ガス導入口の開口の前端と後端との間に前方開口129が位置するときには、距離K2は値0となる。本実施形態では、前方開口129は、距離K2が正の値となる位置に形成されているものとした。すなわち、被測定ガス導入口21aよりも後方に前方開口129が形成されているものとした。なお、前方開口129は、距離K2が負の値となる位置に形成されていてもよい。すなわち、被測定ガス導入口21aよりも前方に前方開口129が存在していてもよい。 The front opening 129 is preferably formed at a position where the distance K2 (see FIG. 4) from the gas introduction port 21a to be measured is -5 mm or more and 2 mm or less. Note that the distance K2 is a distance along the axial direction of the sensor element 110 (distance in the front-rear direction), and the distance K2 is a positive value when the front opening 129 is located behind the measured gas introduction port 21a. shall be. In addition, the distance K2 is, in the front-rear direction, the portion of the opening of the gas introduction port 21a to be measured that is closest to the front opening 129, and the end of the front opening 129 that is closest to the gas introduction port 21a to be measured. and the distance between For example, in FIG. 4, when the gas introduction port to be measured is a hole opening in the side surface (for example, the upper surface 20a) of the element main body 20, when the front opening 129 is located behind the rear end of the opening of the gas introduction port to be measured, The distance between the rear end of the opening of the gas introduction port to be measured and the front opening 129 is the distance K2, and the distance K2 is a positive value. Similarly, in FIG. 4, when the measured gas introduction port is a hole opening in the side surface of the element main body 20, when the front opening 129 is located in front of the front end of the opening of the measured gas introduction port, the measured gas introduction port and the front opening 129 is the distance K2, and the distance K2 is a negative value. In FIG. 4, when the gas introduction port to be measured is a hole opening in the side surface of the element main body 20, when the front opening 129 is positioned between the front end and the rear end of the opening of the gas introduction port to be measured, the distance K2 has the value 0. In this embodiment, the front opening 129 is formed at a position where the distance K2 has a positive value. That is, the front opening 129 is formed behind the gas introduction port 21a to be measured. Note that the front opening 129 may be formed at a position where the distance K2 is a negative value. That is, the front opening 129 may exist in front of the gas introduction port 21a to be measured.

外側保護カバー140は、図2に示すように、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(前後方向)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、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。胴部143のうち後端周辺の部分は、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、大径部132,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。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(前後方向)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よりも前方に位置している。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以上の外側出口147aとを有している。 The outer protective cover 140 has, as shown in FIG. The trunk portion 143 includes a side portion 143a having a side surface along the central axis direction (front-rear direction) of the outer protective cover 140, and a stepped portion connecting the side portion 143a and the tip portion 146, which is the bottom portion of the trunk portion 143. 143b and . Note that the central axis of the body portion 143 and the tip portion 146 are both the same as the central axis of the inner protective cover 130 . The rear end portion of the trunk portion 143 is in contact with the housing 102 and the large-diameter portion 132 at its inner peripheral surface, whereby the outer protective cover 140 is fixed to the housing 102 . The trunk portion 143 is positioned so as to cover the outer circumferences of the large diameter portion 132 , the first cylindrical portion 134 and the second cylindrical portion 136 . The distal end portion 146 is positioned to cover the distal end portion 138 and has an inner peripheral surface in contact with the outer peripheral surface of the connecting portion 137 . The tip portion 146 has a side portion 146a having a side surface along the central axis direction (front-rear direction) of the outer protective cover 140 and having an outer diameter smaller than the inner diameter of the side portion 143a, and a bottom portion 146b which is the bottom portion of the outer protective cover 140. and a tapered portion 146c that connects the side portion 146a and the bottom portion 146b and tapers from the side portion 146a toward the bottom portion 146b. The tip portion 146 is positioned forward of the trunk portion 143 . The outer protective cover 140 includes one or more (a plurality of, specifically 12 in this embodiment) outer inlets 144a formed in the body portion 143 and serving as inlets for the gas to be measured from the outside, and a tip portion 146. It has one or more outer outlets 147a which are formed in the inner wall and are outlets of the gas to be measured to the outside.

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に周方向に等間隔に形成された複数(本実施形態では6個)の孔144bと、段差部143bに周方向に等間隔に形成された複数(本実施形態では6個)の孔144cとを有している。この外側入口144a(孔144b及び孔144c)は、円形に開けられた孔である。なお、外側入口144aは、図5,6に示すように、外側保護カバー140の周方向に沿って孔144bと孔144cとが交互に等間隔に位置するように形成されている。外側入口144aは、いずれも、第2部材135の後端(ここでは第2円筒部136の後端)よりも下方に位置している。 The outer inlet 144 a is a hole that communicates with the outside (outside) of the outer protective cover 140 and the first gas chamber 122 . The outer inlets 144a include a plurality of (six in this embodiment) holes 144b formed at equal intervals in the circumferential direction in the side portion 143a, and a plurality (in this embodiment) of holes 144b formed at equal intervals in the circumferential direction in the stepped portion 143b. 6) holes 144c. The outer inlets 144a (holes 144b and 144c) are circular holes. As shown in FIGS. 5 and 6, the outer inlet 144a is formed such that holes 144b and 144c are alternately positioned at equal intervals along the circumferential direction of the outer protective cover 140. As shown in FIG. All of the outer inlets 144a are positioned below the rear end of the second member 135 (here, the rear end of the second cylindrical portion 136).

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以上(本実施形態では1個)の孔147cを有している(図2,図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(ここでは孔147c)は、円形に開けられた孔である。 The outer outlet 147 a is a hole that communicates with the outside (outside) of the outer protective cover 140 and the second gas chamber 126 . The outer outlet 147a has one or more (one in this embodiment) holes 147c formed in the center of the bottom portion 146b of the tip portion 146 (see FIGS. 2 and 6). Note that, unlike the outer inlet 144a, the outer outlet 147a is not provided on the side of the outer protective cover 140 (here, the side 146a of the distal end portion 146). This outer outlet 147a (here hole 147c) is a circular hole.

外側保護カバー140及び内側保護カバー130は、上述したように第1ガス室122及び第2ガス室126を形成している。第1ガス室122は、胴部143と内側保護カバー130との間の空間として形成されている。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,側部143a、段差部143bにより囲まれた空間である。第2ガス室126は、先端部146と内側保護カバー130との間の空間として形成されている。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。 The outer protective cover 140 and the inner protective cover 130 form the first gas chamber 122 and the second gas chamber 126 as described above. The first gas chamber 122 is formed as a space between the trunk portion 143 and the inner protective cover 130 . More specifically, the first gas chamber 122 is a space surrounded by the stepped portion 133, the first cylindrical portion 134, the second cylindrical portion 136, the side portion 143a, and the stepped portion 143b. The second gas chamber 126 is formed as a space between the tip portion 146 and the inner protective cover 130 . More specifically, second gas chamber 126 is a space surrounded by distal end portion 138 and distal end portion 146 . Since the inner peripheral surface of tip portion 146 is in contact with the outer peripheral surface of connecting portion 137, first gas chamber 122 and second gas chamber 126 are not directly communicated with each other.

次に、ガスセンサ100がNOx濃度及びアンモニア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10内を流れる被測定ガスは、まず、複数の外側入口144a(ここでは孔144b及び孔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。第1ガス室122内に流入した被測定ガスは、素子室入口127を通ってセンサ素子室124に流入する。素子室入口127からセンサ素子室124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の検知電極56に到達する。被測定ガスが検知電極56に到達すると、センサ素子110の混成電位セル55では、この被測定ガス中のアンモニア濃度に応じた混成電位(起電力EMF)が生じる。コントローラーは、この起電力EMFに基づいてアンモニア濃度を検出する。また、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の被測定ガス導入口21aに到達する。被測定ガスが被測定ガス導入口21aに到達してセンサ素子110の内部に流入すると、上述したコントローラーの制御によって、検出部23では、この被測定ガス中のNOx濃度に応じたポンプ電流Ip2が流れる。コントローラーは、このポンプ電流Ip2に基づいてNOx濃度を検出する。なお、被測定ガス導入口21aから被測定ガス流通部21内に流入する被測定ガスは、測定電極27周辺から外側電極24周辺への酸素の汲み出しに伴って速やかに測定電極27に到達して、NOx濃度の検出に用いられる。また、センサ素子室124内の被測定ガスは、素子室出口138a(ここでは孔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。 Next, the flow of the gas to be measured inside the protective cover 120 when the gas sensor 100 detects the NOx concentration and the ammonia concentration will be described. The measured gas flowing through the pipe 10 first flows into the first gas chamber 122 through at least one of the plurality of outer inlets 144a (here, holes 144b and 144c). The measured gas that has flowed into the first gas chamber 122 flows into the sensor element chamber 124 through the element chamber inlet 127 . At least a portion of the gas to be measured that has flowed into the sensor element chamber 124 from the element chamber inlet 127 reaches the detection electrode 56 of the sensor element 110 . When the gas to be measured reaches the detection electrode 56 , a mixed potential (electromotive force EMF) corresponding to the concentration of ammonia in the gas to be measured is generated in the mixed potential cell 55 of the sensor element 110 . A controller detects the concentration of ammonia based on this electromotive force EMF. At least part of the measured gas that has flowed into the sensor element chamber 124 reaches the measured gas introduction port 21 a of the sensor element 110 . When the gas to be measured reaches the gas inlet 21a to be measured and flows into the sensor element 110, the detection unit 23 controls the pump current Ip2 according to the NOx concentration in the gas to be measured under the control of the controller described above. flow. The controller detects the NOx concentration based on this pump current Ip2. The measured gas flowing into the measured gas circulation portion 21 from the measured gas introduction port 21a quickly reaches the measuring electrode 27 as oxygen is pumped out from the periphery of the measuring electrode 27 to the periphery of the outer electrode 24. , is used to detect the NOx concentration. In addition, the gas to be measured in the sensor element chamber 124 flows into the second gas chamber 126 through at least one of the element chamber outlets 138a (here, holes 138b), and from there flows out to the outside through the outer outlet 147a. do.

ここで、内側保護カバー130及び検知電極56は、上記のように被測定ガスが保護カバー120内を流れる際の素子室入口127から検知電極56までの最短経路長M1が1.5mm以上19.9mm以下となるように、配置されている。最短経路長M1について、図4を用いて説明する。最短経路長M1は、素子室入口127のうちセンサ素子室124側の開口端から検知電極56までの被測定ガスの流路の最短経路の長さとする。本実施形態では、最短経路長M1は、図4に示す破線の折れ線の長さであり、具体的には、素子室入口127の前方開口129の内周(第1部材131の前端面の外周)から第1部材131の前端面の内周に至る直線と、第1部材131の前端面の内周から検知電極56の上面の前端に至る直線と、の合計の長さである。この最短経路長M1が1.5mm以上であることで、言い換えると長さが1.5mm未満となるような被測定ガスの流路が存在しないことで、素子室入口127からセンサ素子室124内に流入した被測定ガスの流速が検知電極56に至るまでに適度に抑えられる。これにより、被測定ガスが当たることによる検知電極56の劣化が抑制される。また、最短経路長M1が19.9mm以下であることで、素子室入口127からセンサ素子室124内に流入した被測定ガスの少なくとも一部について、被測定ガスが比較的速い流速を保ったまま検知電極56に至る。これにより、アンモニアの濃度検出の応答性が良好になる。このように、最短経路長M1が1.5mm以上19.9mm以下であることで、ガスセンサ100は検知電極56の劣化が抑制され且つアンモニアに対する応答性が良好になる。最短経路長M1は、例えば第1円筒部134の外径を調整したり、素子本体20の前端面20eから検知電極56までの前後の距離を調整したり、素子本体20の寸法を調整したりすることで、調整できる。最短経路長M1は、11.6mm以下が好ましく、3.0mm以下がより好ましい。こうすれば、アンモニアの濃度検出の応答性がより良好になる。 Here, the inner protective cover 130 and the detection electrode 56 are such that the shortest path length M1 from the element chamber entrance 127 to the detection electrode 56 when the gas to be measured flows through the protection cover 120 as described above is 1.5 mm or more. It is arranged so as to be 9 mm or less. The shortest path length M1 will be described with reference to FIG. The shortest path length M1 is the length of the shortest path of the flow path of the gas to be measured from the sensor element chamber 124 side opening end of the element chamber inlet 127 to the detection electrode 56 . In this embodiment, the shortest path length M1 is the length of the broken broken line shown in FIG. ) to the inner circumference of the front end surface of the first member 131 and the straight line from the inner circumference of the front end surface of the first member 131 to the front end of the upper surface of the detection electrode 56 . When the shortest path length M1 is 1.5 mm or more, in other words, when there is no flow path of the gas to be measured whose length is less than 1.5 mm, the flow path from the element chamber entrance 127 to the inside of the sensor element chamber 124 is reduced. The flow velocity of the gas to be measured that has flowed into the detection electrode 56 is moderately suppressed. This suppresses deterioration of the sensing electrode 56 due to contact with the gas to be measured. In addition, since the shortest path length M1 is 19.9 mm or less, at least part of the gas to be measured that has flowed into the sensor element chamber 124 from the element chamber inlet 127 can maintain a relatively high flow velocity. It reaches the sensing electrode 56 . This improves the responsiveness of ammonia concentration detection. As described above, the shortest path length M1 is 1.5 mm or more and 19.9 mm or less, so that the gas sensor 100 can suppress the deterioration of the detection electrode 56 and improve the responsiveness to ammonia. The shortest path length M1 is determined by, for example, adjusting the outer diameter of the first cylindrical portion 134, adjusting the front-rear distance from the front end surface 20e of the element body 20 to the detection electrode 56, or adjusting the dimension of the element body 20. You can adjust by doing The shortest path length M1 is preferably 11.6 mm or less, more preferably 3.0 mm or less. This will improve the responsiveness of ammonia concentration detection.

また、ガスセンサ100の使用時にはセンサ素子110がヒータ29によって加熱されて高温になっている。そのため、被測定ガスがセンサ素子110と接触することで被測定ガス中のアンモニアが燃焼し、アンモニアの濃度検出の感度が低下することがある。しかし、本実施形態では、最短経路長M1が19.9mm以下であるため、センサ素子室124内に流入した被測定ガスが検知電極56に至るまでの間の被測定ガスの経路として、センサ素子110と接触する距離が比較的短い経路が存在する。これにより、被測定ガス中のアンモニアの濃度検出の感度の低下を抑制できる。最短経路長M1は、11.6mm以下が好ましく、6.9mm以下がより好ましい。こうすれば、アンモニアの濃度検出の感度の低下をより抑制できる。 Further, when the gas sensor 100 is used, the sensor element 110 is heated by the heater 29 to a high temperature. Therefore, when the gas to be measured comes into contact with the sensor element 110, the ammonia in the gas to be measured burns, and the sensitivity of detecting the concentration of ammonia may decrease. However, in this embodiment, since the shortest path length M1 is 19.9 mm or less, the sensor element A relatively short distance of contact with 110 exists. As a result, it is possible to suppress a decrease in sensitivity in detecting the concentration of ammonia in the gas to be measured. The shortest path length M1 is preferably 11.6 mm or less, more preferably 6.9 mm or less. By doing so, it is possible to further suppress a decrease in the sensitivity of ammonia concentration detection.

また、内側保護カバー130及びセンサ素子110は、上記のように被測定ガスが保護カバー120内を流れる際の素子室入口127から被測定ガス導入口21aまでの最短経路長M2が9.6mm以下であることが好ましい。最短経路長M2について、図4を用いて説明する。最短経路長M2は、素子室入口127のうちセンサ素子室124側の開口端から被測定ガス導入口21aまでの被測定ガスの流路の最短経路の長さとする。本実施形態では、最短経路長M2は、図4に示す破線の折れ線の長さであり、具体的には、素子室入口127の前方開口129の内周(第1部材131の前端面の外周)から素子本体20の前端面20eの端部に至る直線と、前端面20eの端部から被測定ガス導入口21aに至る直線と、の合計の長さである。この最短経路長M2が9.6mm以下であることで、素子室入口127からセンサ素子室124内に流入した被測定ガスの少なくとも一部について、被測定ガスが比較的速い流速を保ったまま被測定ガス導入口21aに至る。これにより、NOxの濃度検出の応答性が良好になる。最短経路長M2は、例えば第1円筒部134の外径を調整したり、被測定ガス導入口21aの位置及び大きさを調整したり、素子本体20の寸法を調整したりすることで、調整できる。最短経路長M2は、6.6mm以下が好ましく、4.1mm以下がより好ましい。こうすれば、NOxの濃度検出の応答性がより良好になる。最短経路長M2は、0.3mm以上であってもよい。 In the inner protective cover 130 and the sensor element 110, the shortest path length M2 from the element chamber inlet 127 to the measured gas introduction port 21a when the measured gas flows through the protective cover 120 as described above is 9.6 mm or less. is preferably The shortest path length M2 will be described with reference to FIG. The shortest path length M2 is the length of the shortest path of the measured gas flow path from the sensor element chamber 124 side opening end of the element chamber inlet 127 to the measured gas introduction port 21a. In this embodiment, the shortest path length M2 is the length of the broken broken line shown in FIG. ) to the end of the front end face 20e of the element main body 20 and a straight line from the end of the front end face 20e to the measured gas introduction port 21a. By setting the shortest path length M2 to 9.6 mm or less, at least part of the gas to be measured that has flowed into the sensor element chamber 124 from the element chamber inlet 127 can maintain a relatively high flow velocity. It reaches the measurement gas introduction port 21a. This improves the responsiveness of NOx concentration detection. The shortest path length M2 can be adjusted by, for example, adjusting the outer diameter of the first cylindrical portion 134, adjusting the position and size of the gas introduction port 21a to be measured, or adjusting the dimensions of the element main body 20. can. The shortest path length M2 is preferably 6.6 mm or less, more preferably 4.1 mm or less. This will improve the responsiveness of NOx concentration detection. The shortest path length M2 may be 0.3 mm or more.

なお、最短経路長M1,M2は、説明の便宜上の理由により図4中に示したが、実際は最短経路長M1,M2は図4(図5のC-C断面)には現れない。例えば本実施形態の最短経路長M1は、図7に示すように、前方開口129と検知電極56の前端面の左上の角部とを最短距離で結ぶ折れ線の長さである。最短経路長M1は図7では1本の直線に見えるが、図4に示したように第1部材131の前端面を回り込むように折れ曲がった直線である。また、本実施形態の最短経路長M2は、図7に示すように、前方開口129と被測定ガス導入口21aの左上の角部とを最短距離で結ぶ折れ線の長さである。最短経路長M2は図7では1本の直線に見えるが、図4に示したように素子本体20の前端面20eを回り込むように折れ曲がった直線である。また、最短経路長M1,M2は、素子本体20を前方から後方に向かって見ると、すなわち図7のように内側保護カバー130の中心軸に沿って素子本体20を見ると、内側保護カバー130の中心軸と第1円筒部134の外周とを結ぶ第1円筒部134の半径に沿った経路となる。そのような経路が被測定ガスの流路の最短経路となるためである。 Although the shortest path lengths M1 and M2 are shown in FIG. 4 for convenience of explanation, the shortest path lengths M1 and M2 do not actually appear in FIG. 4 (cross section CC of FIG. 5). For example, the shortest path length M1 in the present embodiment is the length of the polygonal line that connects the front opening 129 and the upper left corner of the front end surface of the detection electrode 56 at the shortest distance, as shown in FIG. The shortest path length M1 looks like one straight line in FIG. 7, but it is a straight line bent around the front end face of the first member 131 as shown in FIG. 7, the shortest path length M2 in this embodiment is the length of the polygonal line that connects the front opening 129 and the upper left corner of the gas inlet 21a to be measured at the shortest distance. The shortest path length M2 looks like one straight line in FIG. 7, but is a straight line bent around the front end surface 20e of the element body 20 as shown in FIG. Also, the shortest path lengths M1 and M2 are determined by the inner protective cover 130 when the element main body 20 is viewed from the front to the rear, that is, when the element main body 20 is viewed along the central axis of the inner protective cover 130 as shown in FIG. and the outer periphery of the first cylindrical portion 134 along the radius of the first cylindrical portion 134 . This is because such a path is the shortest path of the flow path of the gas to be measured.

また、内側保護カバー130及びセンサ素子110は、最短経路長M2と最短経路長M1との比M2/M1が0.01以上6.37以下であることが好ましい。比M2/M1が0.01以上6.37以下であることで、ガスセンサ100のNOx濃度の検出の応答時間とアンモニア濃度の検出の応答時間とが比較的近くなる。NOx濃度の検出の応答時間とは、具体的には、被測定ガス中のNOx濃度の変化に応じて検出部23におけるNOx濃度を表す検出値(ここではポンプ電流Ip2)が変化するまでの時間である。同様に、アンモニア濃度の検出の応答時間とは、具体的には、被測定ガス中のアンモニア濃度の変化に応じて混成電位セル55におけるアンモニア濃度を表す検出値(ここでは起電力EMF)が変化するまでの時間である。そして、このNOx濃度の検出の応答時間とアンモニア濃度の検出の応答時間とが比較的近いことで、例えば時々刻々と被測定ガスの組成が変化する場合でも、ガスセンサ100によるNOx濃度及びアンモニア濃度の検出タイミングのずれが小さくなる。比M2/M1は、0.21以上2.22以下が好ましい。こうすれば、ガスセンサ100によるNOx濃度及びアンモニア濃度の検出タイミングのずれがさらに小さくなる。 Further, the ratio M2/M1 between the shortest path length M2 and the shortest path length M1 of the inner protective cover 130 and the sensor element 110 is preferably 0.01 or more and 6.37 or less. When the ratio M2/M1 is 0.01 or more and 6.37 or less, the NOx concentration detection response time of the gas sensor 100 becomes relatively close to the ammonia concentration detection response time. Specifically, the response time for detecting the NOx concentration is the time until the detected value (here, the pump current Ip2) representing the NOx concentration in the detection unit 23 changes in accordance with the change in the NOx concentration in the gas to be measured. is. Similarly, the response time for detection of ammonia concentration means that the detection value (here, electromotive force EMF) representing the ammonia concentration in the mixed potential cell 55 changes in response to changes in the ammonia concentration in the gas to be measured. It is time to Since the response time for detecting the NOx concentration and the response time for detecting the ammonia concentration are relatively close, even if the composition of the gas to be measured changes from moment to moment, the gas sensor 100 can detect the NOx concentration and the ammonia concentration. Detection timing deviation is reduced. The ratio M2/M1 is preferably 0.21 or more and 2.22 or less. By doing so, the deviation in the detection timing of the NOx concentration and the ammonia concentration by the gas sensor 100 is further reduced.

以上詳述した本実施形態のガスセンサ100では、最短経路長M1が1.5mm以上であることで、検知電極56の劣化が抑制される。また、最短経路長M1が19.9mm以下であることで、アンモニアに対する濃度検出の応答性が良好になる。したがって、本実施形態のガスセンサ100では、検知電極56の劣化が抑制され且つアンモニアに対する濃度検出の応答性が良好になる。 In the gas sensor 100 of this embodiment described in detail above, deterioration of the detection electrode 56 is suppressed by setting the shortest path length M1 to 1.5 mm or more. Further, when the shortest path length M1 is 19.9 mm or less, the responsiveness of concentration detection to ammonia is improved. Therefore, in the gas sensor 100 of the present embodiment, deterioration of the detection electrode 56 is suppressed and responsiveness of concentration detection to ammonia is improved.

また、比M2/M1が0.01以上6.37以下であることで、ガスセンサのNOx濃度の検出の応答時間とアンモニア濃度の検出の応答時間とが比較的近くなるため、第1特定ガス濃度及び第2特定ガス濃度の検出タイミングのずれが小さくなる。さらに、最短経路長M2が9.6mm以下であることで、第1特定ガスに対する応答性が良好になる。 Further, when the ratio M2/M1 is 0.01 or more and 6.37 or less, the response time of the NOx concentration detection of the gas sensor and the response time of the ammonia concentration detection become relatively close. And the deviation of detection timing of the concentration of the second specific gas is reduced. Furthermore, by setting the shortest path length M2 to 9.6 mm or less, the responsiveness to the first specific gas is improved.

さらにまた、検出部23は、素子本体20の外部に配設された外側電極24を備え、検知電極56は、素子本体20の外部且つ外側電極24よりも後方に配設されている。検知電極56が外側電極24よりも後方に配設されている場合には、最短経路長M1が比較的長くなりやすいが、その場合でも上述したように最短経路長M1が19.9mm以下であることで、アンモニアに対する濃度検出の応答性が良好になる。 Furthermore, the detection section 23 has an outer electrode 24 arranged outside the element body 20 , and the detection electrode 56 is arranged outside the element body 20 and behind the outer electrode 24 . When the sensing electrode 56 is arranged behind the outer electrode 24, the shortest path length M1 tends to be relatively long, but even in that case, the shortest path length M1 is 19.9 mm or less as described above. As a result, the responsiveness of detecting the concentration of ammonia is improved.

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。 It goes without saying that the present invention is by no means limited to the above-described embodiments, and can be embodied in various forms as long as they fall within the technical scope of the present invention.

例えば、上述した実施形態では、検知電極56の前端は外側電極24の後端よりも後方に配設されているものとしたが、外側電極24の前端よりも後方に配設されていてもよい。また、図8に示すように、検知電極56の後端は外側電極24の前端よりも前方に配設されていてもよい。この場合も、上述した実施形態と同様の効果が得られる。例えば、最短経路長M1が1.5mm以上19.9mm以下であることで検知電極56の劣化が抑制され且つアンモニアに対する濃度検出の応答性が良好になる効果が得られる。なお、図4と同様に、説明の便宜上の理由により最短経路長M1,M2を図8中に示している。素子本体20の前端面20eから検知電極56の前端までの距離K1は、上述した図3,4の態様では例えば7mm以上としたが、図8のように検知電極56が外側電極24よりも前方に配設されている場合は、距離K1は0mm以上である。 For example, in the embodiment described above, the front end of the detection electrode 56 is arranged behind the rear end of the outer electrode 24, but it may be arranged behind the front end of the outer electrode 24. . Further, as shown in FIG. 8 , the rear end of the detection electrode 56 may be arranged forward of the front end of the outer electrode 24 . Also in this case, the same effect as the embodiment described above can be obtained. For example, when the shortest path length M1 is 1.5 mm or more and 19.9 mm or less, the effects of suppressing deterioration of the detection electrode 56 and improving the responsiveness of concentration detection to ammonia can be obtained. As in FIG. 4, the shortest path lengths M1 and M2 are shown in FIG. 8 for convenience of explanation. The distance K1 from the front end face 20e of the element main body 20 to the front end of the detection electrode 56 is, for example, 7 mm or more in the embodiments of FIGS. , the distance K1 is 0 mm or more.

上述した実施形態及び図8に示した例では、検知電極56は素子本体20の外部に配設されていたが、これに限らず検知電極56が素子本体20の内部に配設されていてもよい。例えば、検知電極56が被測定ガス流通部21内に配設されていてもよい。検知電極56が被測定ガス流通部21内に配設されている場合、最短経路長M1は、最短経路長M2と、被測定ガス導入口21aから検知電極56までの被測定ガスの流路の最短経路の長さと、の和となる。 In the above-described embodiment and the example shown in FIG. 8, the detection electrode 56 is arranged outside the element body 20. However, the detection electrode 56 may be arranged inside the element body 20. good. For example, the detection electrode 56 may be arranged inside the measurement gas flow section 21 . When the detection electrode 56 is arranged in the gas flow part 21 under measurement, the shortest path length M1 is the sum of the shortest path length M2 and the flow path of the gas under measurement from the gas introduction port 21a to the detection electrode 56. It is the sum of the length of the shortest path and

上述した実施形態において、ガスセンサ100では、センサ素子110に接続された図示しないコントローラーが、混成電位セル55の起電力EMFを取得し、起電力EMFに基づいて被測定ガス中のアンモニア濃度を検出する。このとき、起電力EMFは被測定ガス中の酸素の影響も受けるため、コントローラーは、起電力EMFと、ポンプ電流Ip0に基づいて導出した被測定ガス中の酸素濃度と、を用いて被測定ガス中のアンモニア濃度を検出することが好ましい。例えば、被測定ガス中の酸素濃度(又は酸素濃度を表す値としてのポンプ電流Ip0)と起電力EMFとアンモニア濃度との対応関係を表す関係式又はマップなどを予め実験により作成してメモリに記憶しておく。そして、コントローラーは被測定ガス中の酸素濃度と起電力EMFとこの対応関係とを用いて、被測定ガス中のアンモニア濃度を検出する。これにより、ガスセンサ100では、酸素濃度による起電力EMFの誤差を補正したアンモニア濃度を導出できる。 In the above-described embodiment, in the gas sensor 100, a controller (not shown) connected to the sensor element 110 acquires the electromotive force EMF of the mixed potential cell 55 and detects the concentration of ammonia in the gas under measurement based on the electromotive force EMF. . At this time, the electromotive force EMF is also affected by oxygen in the gas under measurement. It is preferred to detect the concentration of ammonia in the For example, a relational expression or map representing the correspondence between the oxygen concentration in the gas to be measured (or the pump current Ip0 as a value representing the oxygen concentration), the electromotive force EMF, and the ammonia concentration is created in advance by experiments and stored in memory. Keep Then, the controller detects the concentration of ammonia in the gas to be measured by using the oxygen concentration in the gas to be measured, the electromotive force EMF, and their corresponding relationship. As a result, the gas sensor 100 can derive the ammonia concentration in which the error in the electromotive force EMF due to the oxygen concentration is corrected.

上述した実施形態において、ガスセンサ100では、センサ素子110に接続されたコントローラーが、混成電位セル55の起電力EMFを取得し、起電力EMFに基づいて被測定ガス中のNOx濃度の誤差を補正してもよい。ポンプ電流Ip2は、被測定ガス中のアンモニアの影響も受けることがある。これは、以下の理由による。被測定ガス中にアンモニアが含まれると、アンモニアが被測定ガス流通部21内で酸素と反応してNOが生じ、そのNOに由来して測定電極27の周囲の空間に酸素が発生する。そのため、測定電極27の周囲の空間から外側電極24の周囲に汲み出す酸素には、このようなアンモニア由来の酸素が含まれてしまう。したがって、ポンプ電流Ip2の値は被測定ガス中のアンモニアの濃度によっても変化する。そのため、ガスセンサ100において、コントローラーは、ポンプ電流Ip2と、上述した起電力EMFに基づいて導出した被測定ガス中のアンモニア濃度と、を用いて被測定ガス中のNOx濃度を検出することが好ましい。例えば、ポンプ電流Ip2とアンモニア濃度とNOx濃度との対応関係を表す関係式又はマップなどを予め実験により作成してメモリに記憶しておく。そして、コントローラーはポンプ電流Ip2と被測定ガス中のアンモニア濃度とこの対応関係とを用いて、被測定ガス中のNOx濃度を導出する。これにより、ガスセンサ100では、アンモニアによるポンプ電流Ip2の誤差を補正したNOx濃度を導出できる。このように、混成電位セル55の起電力EMFをNOx濃度の補正に用いる場合には、NOx濃度の検出の応答時間とアンモニア濃度の検出の応答時間とが近いほど、補正の精度が高まる。そのため、このような場合には比M2/M1を0.01以上6.37以下とする意義が高い。なお、このように起電力EMFをNOx濃度の補正に用いる場合には、アンモニア濃度を検出(導出)せず、起電力EMFをそのままNOx濃度の補正に用いてもよい。 In the above-described embodiment, in the gas sensor 100, the controller connected to the sensor element 110 acquires the electromotive force EMF of the mixed potential cell 55 and corrects the NOx concentration error in the gas under measurement based on the electromotive force EMF. may The pump current Ip2 may also be affected by ammonia in the gas under test. This is for the following reasons. When the gas to be measured contains ammonia, the ammonia reacts with oxygen in the gas flow section 21 to generate NO, and oxygen is generated in the space around the measuring electrode 27 from the NO. Therefore, the oxygen pumped out from the space around the measuring electrode 27 to the area around the outer electrode 24 contains such oxygen derived from ammonia. Therefore, the value of the pump current Ip2 also changes depending on the concentration of ammonia in the gas to be measured. Therefore, in the gas sensor 100, the controller preferably detects the NOx concentration in the measured gas using the pump current Ip2 and the ammonia concentration in the measured gas derived based on the electromotive force EMF described above. For example, a relational expression or map representing the correspondence between the pump current Ip2, the ammonia concentration, and the NOx concentration is prepared in advance by experiments and stored in the memory. Then, the controller uses the pump current Ip2, the ammonia concentration in the gas to be measured, and the corresponding relationship to derive the NOx concentration in the gas to be measured. As a result, the gas sensor 100 can derive the NOx concentration in which the error in the pump current Ip2 due to ammonia is corrected. Thus, when the electromotive force EMF of the mixed potential cell 55 is used for correcting the NOx concentration, the closer the response time for detecting the NOx concentration and the response time for detecting the ammonia concentration, the higher the accuracy of the correction. Therefore, in such a case, it is highly significant to set the ratio M2/M1 to 0.01 or more and 6.37 or less. When the electromotive force EMF is used to correct the NOx concentration in this manner, the electromotive force EMF may be used as it is to correct the NOx concentration without detecting (deriving) the ammonia concentration.

上述した実施形態では、素子室入口127の前方開口129は、検知電極56の前端よりも前方に配置されているものとしたが、検知電極56の前端よりも後方に配置されていてもよい。また、前方開口129は、検知電極56の後端よりも後方に配置されていてもよい。 In the above-described embodiment, the front opening 129 of the element chamber entrance 127 is arranged forward of the front ends of the detection electrodes 56 , but may be arranged rearward of the front ends of the detection electrodes 56 . Also, the front opening 129 may be arranged behind the rear end of the detection electrode 56 .

上述した実施形態では、検知電極56は、センサ素子110の幅方向の中央に配設されているものとしたが、センサ素子110の幅方向において中央からずれていてもよい。 In the above-described embodiment, the sensing electrode 56 is arranged at the center in the width direction of the sensor element 110, but it may be shifted from the center in the width direction of the sensor element 110. FIG.

上述した実施形態では、素子本体20には基準電極28が1つ配設され、基準電極28が検出部23の基準電極と混成電位セル55の基準電極とを兼ねていたが、これに限られない。例えば、基準電極28は検出部23用の基準電極とし、混成電位セル55が備える基準電極を基準電極28とは別に設けてもよい。 In the above-described embodiment, one reference electrode 28 is arranged in the element main body 20, and the reference electrode 28 serves as both the reference electrode of the detection section 23 and the reference electrode of the mixed potential cell 55, but the present invention is not limited to this. do not have. For example, the reference electrode 28 may be the reference electrode for the detection section 23 and the reference electrode included in the mixed potential cell 55 may be provided separately from the reference electrode 28 .

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(前後方向に平行な流路)としたが、素子室入口127は、前方に向かうにつれてセンサ素子110に近づくように前後方向から傾斜した流路としてもよい。図9は、この場合の変形例のガスセンサ200の縦断面図である。図9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9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を備えている。内側保護カバー230は、第1部材231と、第2部材235と、を備えている。第1部材231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234aと、前方に向かうにつれて縮径する円筒状の第1円筒部234bと、を備えている。第1円筒部234bは、後端部で胴部234aと接続されている。第2部材235は、第2部材135と比べて、第2円筒部136を備えない代わりに、前方に向かうにつれて縮径する円筒状の第2円筒部236を備えている。第1円筒部234bの外周面と第2円筒部236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227となっている。素子室入口227は、後方開口228と、前方開口229と、を有している。この素子室入口227は、第1円筒部234b及び第2円筒部236の形状によって、前方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230の中心軸に近づくように)前後方向から傾斜した流路となっている。同様に、前方開口229は、前方に向かうにつれてセンサ素子110に近づくように前後方向から傾斜して開口している(図9の拡大図参照)。なお、前方開口229の向きは、前方開口229周辺の第1円筒部234bの外周面及び第2円筒部236の内周面に基づいて定まる前方開口229の軸線方向とする。図9のガスセンサ200では、素子室入口227の流路幅は、前方に向かうにつれて狭くなっている。そのため、前方開口229の開口面積は後方開口228の開口面積よりも小さい。これにより、被測定ガスが第1ガス室222から素子室入口227に流入するときと比べて、素子室入口227からセンサ素子室124に流入するときの被測定ガスの流速が高まる。そのため、NOx濃度検出及びアンモニア濃度検出の応答性を向上させることができる。なお、図9では、素子室入口227が前後方向から傾斜した流路となっており、前方開口229が前後方向から傾斜して開口し、且つ前方開口229の開口面積が後方開口228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。 In the above-described embodiment, the element chamber inlet 127 is a flow path parallel to the rear end-to-front direction of the sensor element 110 (a flow path parallel to the front-rear direction). The flow path may be inclined from the front-rear direction so as to approach the element 110 . FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a gas sensor 200 of a modified example in this case. In FIG. 9, the same components as those of the gas sensor 100 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. As shown in FIG. 9 , protective cover 220 of gas sensor 200 includes inner protective cover 230 instead of inner protective cover 130 . The inner protective cover 230 has a first member 231 and a second member 235 . Compared to the first member 131, the first member 231 does not have the first cylindrical portion 134, but instead has a cylindrical body portion 234a, a cylindrical first cylindrical portion 234b whose diameter decreases toward the front, It has The first cylindrical portion 234b is connected to the body portion 234a at its rear end. Unlike the second member 135, the second member 235 does not have the second cylindrical portion 136, but has a cylindrical second cylindrical portion 236 whose diameter decreases toward the front. The outer peripheral surface of the first cylindrical portion 234 b and the inner peripheral surface of the second cylindrical portion 236 are not in contact with each other, and the gap formed by the two serves as the element chamber inlet 227 . The device chamber entrance 227 has a rear opening 228 and a front opening 229 . Due to the shape of the first cylindrical portion 234b and the second cylindrical portion 236, the element chamber entrance 227 is inclined from the front-rear direction so as to approach the sensor element 110 (to approach the central axis of the inner protective cover 230) toward the front. It has a flow path. Similarly, the front opening 229 is slanted from the front-rear direction so as to approach the sensor element 110 toward the front (see the enlarged view of FIG. 9). The direction of the front opening 229 is the axial direction of the front opening 229 determined based on the outer peripheral surface of the first cylindrical portion 234 b and the inner peripheral surface of the second cylindrical portion 236 around the front opening 229 . In the gas sensor 200 of FIG. 9, the channel width of the element chamber inlet 227 narrows toward the front. Therefore, the opening area of the front opening 229 is smaller than the opening area of the rear opening 228 . As a result, the flow velocity of the gas to be measured when flowing into the sensor element chamber 124 from the element chamber inlet 227 is higher than when the gas to be measured flows from the first gas chamber 222 into the element chamber inlet 227 . Therefore, the responsiveness of NOx concentration detection and ammonia concentration detection can be improved. In FIG. 9, the element chamber inlet 227 is a flow path inclined from the front-rear direction, the front opening 229 opens at an angle from the front-rear direction, and the opening area of the front opening 229 is the same as the opening area of the rear opening 228. However, one or more of these three features may be omitted, or the gas sensor may have one or more of these three features.

上述した実施形態では、素子室入口127は第1部材131の第1円筒部134の外周面と第2部材135の第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10は、この場合の変形例の素子室入口327を示す模式図であり、図2のA-A断面に相当する断面図である。図10に示すように、ガスセンサ300は、第1部材131に代えて第1部材331を有している。第1部材331の第1円筒部334は、図2,図5に示した第1円筒部134よりも肉厚になっており、第1円筒部334の外周面と第2円筒部136の内周面とは接している。また、第1円筒部334の外周面には複数(図10では4個)の凹部334bが等間隔に形成されている。この凹部334bと第2円筒部136の内周面との間の隙間が、素子室入口327となっている。 In the above-described embodiment, the element chamber entrance 127 is a cylindrical gap between the outer peripheral surface of the first cylindrical portion 134 of the first member 131 and the inner peripheral surface of the second cylindrical portion 136 of the second member 135. , but not limited to this. For example, a recess (groove) is formed in at least one of the outer peripheral surface of the first cylindrical portion and the inner peripheral surface of the second cylindrical portion. It is good also as a clearance gap with a cylindrical part. FIG. 10 is a schematic diagram showing an element chamber entrance 327 of a modified example in this case, and is a sectional view corresponding to the AA section of FIG. As shown in FIG. 10 , the gas sensor 300 has a first member 331 instead of the first member 131 . The first cylindrical portion 334 of the first member 331 is thicker than the first cylindrical portion 134 shown in FIGS. It is in contact with the surrounding surface. In addition, a plurality of (four in FIG. 10) recesses 334b are formed at regular intervals on the outer peripheral surface of the first cylindrical portion 334 . A gap between the concave portion 334 b and the inner peripheral surface of the second cylindrical portion 136 serves as an element chamber entrance 327 .

上述した実施形態では、素子室入口127は1つであったが、素子室入口127は1以上であればよく、例えば図10に示したように素子室入口127が複数存在していてもよい。素子室入口127が複数存在する場合は、複数の素子室入口127の各々について、検知電極56までの最短経路長を算出し、その中の最小値を最短経路長M1とする。こうして算出される最短経路長M1が1.5mm以上19.9mm以下であればよい。また、複数の素子室入口127のいずれについても、検知電極56までの最短経路長が19.9mm以下であることが好ましい。同様に、素子室入口127が複数存在する場合は、複数の素子室入口127の各々について、被測定ガス導入口21aまでの最短経路長を算出し、その中の最小値を最短経路長M2とする。こうして算出される最短経路長M2が9.6mm以下であることが好ましい。また、複数の素子室入口127のいずれについても、被測定ガス導入口21aまでの最短経路長が9.6mm以下であることがより好ましい。 In the above-described embodiment, there is one element chamber entrance 127, but the number of element chamber entrances 127 may be one or more. For example, as shown in FIG. 10, there may be a plurality of element chamber entrances 127. . When there are a plurality of element chamber entrances 127, the shortest path length to the sensing electrode 56 is calculated for each of the plurality of element chamber entrances 127, and the minimum value among them is taken as the shortest path length M1. The shortest path length M1 calculated in this way should be 1.5 mm or more and 19.9 mm or less. Moreover, it is preferable that the shortest path length to the detection electrode 56 be 19.9 mm or less for any of the plurality of element chamber entrances 127 . Similarly, when there are a plurality of element chamber inlets 127, the shortest path length to the measured gas introduction port 21a is calculated for each of the plurality of element chamber inlets 127, and the minimum value among them is taken as the shortest path length M2. do. The shortest path length M2 thus calculated is preferably 9.6 mm or less. Further, it is more preferable that the shortest path length to the gas introduction port 21a to be measured is 9.6 mm or less for any of the plurality of element chamber inlets 127 .

上述した実施形態では、被測定ガス導入口21aは、センサ素子110の先端面(素子本体20の前端面20e)に開口しているものとしたが、これに限られない。被測定ガス導入口21aは、例えば、センサ素子110の上面20a,下面20b,左面20c,右面20dのいずれかに開口していてもよい。この場合、被測定ガス導入口21aは、検知電極56よりも前方に開口していてもよいし、検知電極56よりも後方に開口していてもよい。 In the above-described embodiment, the gas introduction port 21a to be measured is assumed to open at the front end surface of the sensor element 110 (the front end surface 20e of the element main body 20), but it is not limited to this. The gas introduction port 21a to be measured may, for example, open in any one of the upper surface 20a, the lower surface 20b, the left surface 20c, and the right surface 20d of the sensor element 110. FIG. In this case, the measured gas introduction port 21 a may be opened forward of the detection electrode 56 or may be opened rearward of the detection electrode 56 .

上述した実施形態では、素子本体20は、ジルコニア(ZrO2)等の酸素イオン伝導性の固体電解質層を複数枚厚み方向に積層した積層体を有しているものとしたが、積層体において、検出部23及び混成電位セル55を構成する固体電解質層以外の部分は固体電解質でなくてもよい。 In the above-described embodiment, the element body 20 has a laminate in which a plurality of oxygen ion conductive solid electrolyte layers such as zirconia (ZrO 2 ) are laminated in the thickness direction. Parts other than the solid electrolyte layer that constitute the detection unit 23 and the mixed potential cell 55 may not be solid electrolytes.

上述した実施形態では、第1特定ガスをNOxとしたが、NOx以外の酸化物ガスとしてもよいし、酸素としてもよい。また、第2特定ガスをアンモニアとしたが、第1特定ガスとは異なるガスであればよく、炭化水素ガスなどの可燃性ガスとしてもよい。 Although NOx is used as the first specific gas in the above-described embodiment, it may be an oxide gas other than NOx, or may be oxygen. Further, although ammonia is used as the second specific gas, any gas other than the first specific gas may be used, and a combustible gas such as a hydrocarbon gas may be used.

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2~7が本発明の実施例に相当し、実験例1,8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。 An example in which a gas sensor is specifically manufactured will be described below as an example. Experimental Examples 2 to 7 correspond to examples of the present invention, and Experimental Examples 1 and 8 correspond to comparative examples. In addition, the present invention is not limited to the following examples.

[実験例1]
図2~7を用いて説明したガスセンサ100を作製して、実験例1とした。実験例1では、素子本体20の前端面20eから検知電極56の前端までの距離K1を14.0mmとし、素子室入口127の前方開口129と素子本体20の被測定ガス導入口21aとの距離K2を0.0mmとし、素子本体20の上面20aから被測定ガス導入口21aまでの上下方向の長さである距離K3を0.1mmとした。また、実験例1では、素子室入口127から検知電極56までの最短経路長M1を20mmとし、素子室入口127から被測定ガス導入口21aまでの最短経路長M2を0.1mmとした。そのため実験例1では比M2/M1は0.005である。
[Experimental example 1]
The gas sensor 100 described with reference to FIGS. In Experimental Example 1, the distance K1 from the front end face 20e of the element main body 20 to the front end of the detection electrode 56 was set to 14.0 mm, and the distance between the front opening 129 of the element chamber entrance 127 and the measured gas inlet 21a of the element main body 20 was set. K2 was set to 0.0 mm, and the distance K3, which is the length in the vertical direction from the upper surface 20a of the element main body 20 to the measured gas introduction port 21a, was set to 0.1 mm. In Experimental Example 1, the shortest path length M1 from the element chamber entrance 127 to the detection electrode 56 was set to 20 mm, and the shortest path length M2 from the element chamber entrance 127 to the measured gas inlet 21a was set to 0.1 mm. Therefore, in Experimental Example 1, the ratio M2/M1 is 0.005.

[実験例2~8]
実験例1と同様に、図2~7を用いて説明したガスセンサ100を作製して、実験例2とした。実験例2では、距離K1を14.0mmとし、距離K2を0.0mmとし、距離K3を0.1mmとし、最短経路長M1を19.9mmとし、最短経路長M2を0.3mmとした。そのため実験例2では比M2/M1は0.01である。同様に、図2~7を用いて説明したガスセンサ100を作製して、実験例3~8とした。実験例1~8の各々の比M2/M1,最短経路長M1,最短経路長M2,距離K1,距離K2,距離K3を後述する表1にまとめて示した。
[Experimental Examples 2 to 8]
As in Experimental Example 1, the gas sensor 100 described with reference to FIGS. In Experimental Example 2, the distance K1 was 14.0 mm, the distance K2 was 0.0 mm, the distance K3 was 0.1 mm, the shortest path length M1 was 19.9 mm, and the shortest path length M2 was 0.3 mm. Therefore, in Experimental Example 2, the ratio M2/M1 is 0.01. Similarly, the gas sensor 100 described with reference to FIGS. The ratio M2/M1, the shortest path length M1, the shortest path length M2, the distance K1, the distance K2, and the distance K3 for each of Experimental Examples 1 to 8 are shown in Table 1 below.

[出力特性の評価]
実験例1のガスセンサ100の出力特性を評価した。具体的には、まず、ガスセンサ100を図1と同様に配管に固定し、ベースガスが窒素であり、酸素濃度が10%であり、H2O濃度が5%であり、アンモニア濃度が0ppmである被測定ガスを配管に流した。そして、配管内に流す被測定ガスのアンモニア濃度を0ppmから500ppmに変化させて、ガスセンサ100の出力値(起電力EMF及びポンプ電流Ip2)を測定した。アンモニア濃度を変化させる直前の起電力EMFを0%、アンモニア濃度を500ppmにして起電力EMFが安定したときの起電力EMFを100%として、起電力EMFが100%のときの起電力EMFをアンモニアの濃度検出の感度を表す値とした。アンモニア濃度検出の感度(起電力EMF)が大きいほど、アンモニアに対する感度が良好であり、アンモニア濃度検出の精度が高いことを意味する。そして、アンモニア濃度検出の感度が150mV以上であった場合にアンモニア濃度の検出感度を「A(優)」と判定し、アンモニア濃度検出の感度が120mV以上150mV未満であった場合にアンモニア濃度の検出感度を「B(良)」と判定し、アンモニア濃度検出の感度が120mV未満であった場合にアンモニア濃度の検出感度を「不可(F)」と判定した。
[Evaluation of output characteristics]
The output characteristics of the gas sensor 100 of Experimental Example 1 were evaluated. Specifically, first , the gas sensor 100 was fixed to a pipe in the same manner as in FIG. A certain gas to be measured was passed through the pipe. The output values (electromotive force EMF and pump current Ip2) of the gas sensor 100 were measured while changing the ammonia concentration of the gas to be measured flowing through the pipe from 0 ppm to 500 ppm. Assuming that the electromotive force EMF immediately before changing the ammonia concentration is 0%, the electromotive force EMF when the electromotive force EMF is stabilized at an ammonia concentration of 500 ppm is 100%, and the electromotive force EMF when the electromotive force EMF is 100% is defined as ammonia was used as a value representing the sensitivity of concentration detection. It means that the higher the sensitivity (electromotive force EMF) of ammonia concentration detection, the better the sensitivity to ammonia and the higher the accuracy of ammonia concentration detection. Then, when the ammonia concentration detection sensitivity is 150 mV or more, the ammonia concentration detection sensitivity is determined as "A (excellent)", and when the ammonia concentration detection sensitivity is 120 mV or more and less than 150 mV, the ammonia concentration is detected. The sensitivity was judged as "B (good)", and when the sensitivity for ammonia concentration detection was less than 120 mV, the detection sensitivity for ammonia concentration was judged as "improper (F)".

また、配管内に流す被測定ガスのアンモニア濃度を0ppmから500ppmに変化させたときの、起電力EMFが10%を超えたときから90%を超えるまでの経過時間をアンモニア濃度検出の応答時間とした。アンモニア濃度検出の応答時間が短いほど、アンモニアに対する応答性が良好であることを意味する。そして、アンモニア濃度検出の応答時間が1.0sec以下であった場合にアンモニア濃度検出の応答性を「A(優)」と判定し、1.2sec以下であった場合にアンモニア濃度検出の応答性を「B(良)」と判定し、1.2secを超えていた場合にアンモニア濃度検出の応答性を「F(不可)」と判定した。 In addition, the elapsed time from when the electromotive force EMF exceeds 10% to when it exceeds 90% when the ammonia concentration of the gas to be measured flowing in the pipe is changed from 0 ppm to 500 ppm is defined as the response time for ammonia concentration detection. did. A shorter response time for ammonia concentration detection means better responsiveness to ammonia. Then, when the response time of ammonia concentration detection is 1.0 sec or less, the responsiveness of ammonia concentration detection is determined as "A (excellent)", and when it is 1.2 sec or less, the responsiveness of ammonia concentration detection is determined. was determined as "B (good)", and when it exceeded 1.2 sec, the responsiveness of ammonia concentration detection was determined as "F (improper)".

同様に、アンモニア濃度を変化させる直前のポンプ電流Ip2を0%、アンモニア濃度を500ppmにしてポンプ電流Ip2が安定したときのポンプ電流Ip2を100%として、ポンプ電流Ip2が10%を超えたときから90%を超えるまでの経過時間をNOx濃度検出の応答時間とした。NOx濃度検出の応答時間が短いほど、NOxに対する応答性が良好であることを意味する。なお、NOx濃度の検出に用いられるポンプ電流Ip2は、上述したようにアンモニアの濃度の変化によっても変化するため、アンモニア濃度を変化させたときのポンプ電流Ip2の応答時間を調べることで、NOxに対する応答性を評価できる。そして、NOx濃度検出の応答時間が1.0sec以下であった場合にNOx濃度検出の応答性を「A(優)」と判定し、1.2sec以下であった場合にNOx濃度検出の応答性を「B(良)」と判定し、1.2secを超えていた場合にNOx濃度検出の応答性を「F(不可)」と判定した。 Similarly, the pump current Ip2 immediately before changing the ammonia concentration is 0%, the pump current Ip2 when the ammonia concentration is 500 ppm and the pump current Ip2 is stabilized is 100%, and the pump current Ip2 exceeds 10%. The elapsed time until the concentration exceeded 90% was defined as the response time for NOx concentration detection. The shorter the response time for NOx concentration detection, the better the responsiveness to NOx. As described above, the pump current Ip2 used to detect the NOx concentration also changes depending on changes in the concentration of ammonia. Responsiveness can be evaluated. If the NOx concentration detection response time is 1.0 sec or less, the NOx concentration detection responsiveness is determined as "A (excellent)", and if the NOx concentration detection response time is 1.2 sec or less, the NOx concentration detection responsiveness is determined. was determined as "B (good)", and when it exceeded 1.2 sec, the responsiveness of NOx concentration detection was determined as "F (improper)".

また、上記のようにして得たアンモニア濃度検出の応答時間とNOx濃度検出の応答時間との差を算出した。応答時間の差が小さいほど、ガスセンサ100によるNOx濃度及びアンモニア濃度の検出タイミングのずれが小さいことを意味する。そして、応答時間の差の絶対値が0.1sec以下であった場合に応答時間の差を「A(差が非常に小さい)」と判定し、応答時間の差の絶対値が0.1sec超過0.3sec以下であった場合に応答時間の差を「B(差が小さい)」と判定し、応答時間の差の絶対値が0.3sec超過0.5sec以下であった場合に応答時間の差を「C(差が許容できる程度である)」と判定し、応答時間の差の絶対値が0.5secを超えていた場合に応答時間の差を「F(差が許容できない程度に大きい)」と判定した。 Further, the difference between the response time for ammonia concentration detection and the response time for NOx concentration detection obtained as described above was calculated. The smaller the difference in response time, the smaller the difference in detection timing of the NOx concentration and the ammonia concentration by the gas sensor 100 . Then, when the absolute value of the difference in response time is 0.1 sec or less, the difference in response time is determined as "A (difference is very small)", and the absolute value of the difference in response time exceeds 0.1 sec. If the difference is 0.3 sec or less, the difference in response time is determined as "B (small difference)", and if the absolute value of the difference in response time is more than 0.3 sec and 0.5 sec or less, the response time is reduced. If the difference is judged to be "C (difference is tolerable)" and the absolute value of the difference in response time exceeds 0.5 sec, the difference in response time is judged to be "F (difference is unacceptably large"). )” was determined.

表1に、実験例1~8の各々の比M2/M1,最短経路長M1,最短経路長M2,距離K1~距離K3,アンモニアの濃度検出の感度(起電力EMF),検出感度の評価結果,アンモニア濃度検出の応答時間,アンモニア濃度検出の応答性の評価結果,NOx濃度検出の応答時間,NOx濃度検出の応答性の評価結果,応答時間の差,及び応答時間の差の評価結果をまとめて示す。 Table 1 shows the ratio M2/M1, the shortest path length M1, the shortest path length M2, the distances K1 to K3, the ammonia concentration detection sensitivity (electromotive force EMF), and the detection sensitivity evaluation results for each of Experimental Examples 1 to 8. , Ammonia concentration detection response time, evaluation result of ammonia concentration detection responsiveness, NOx concentration detection response time, evaluation result of NOx concentration detection responsiveness, difference in response time, and evaluation result of difference in response time. is shown.

Figure 2022153761000002
Figure 2022153761000002

表1に示すように、素子室入口127から検知電極56までの最短経路長M1が19.9mm以下である実験例2~8では、アンモニア濃度検出の応答性の評価が「A(優)」又は「B(良)」であった。これに対し、最短経路長M1が19.9mmを超えている実験例1では、アンモニア濃度検出の応答性の評価が「F(不可)」であった。これらの結果から、最短経路長M1が19.9mm以下であることで、アンモニア濃度検出の応答性が良好になることが確認された。また、最短経路長M1が小さいほど、アンモニア濃度検出の応答時間が短くなる傾向が確認された。特に、最短経路長M1が11.6mm以下である実験例4~8は、いずれもアンモニア濃度検出の応答性の評価が「A(優)」であった。実験例4~8の結果から、最短経路長M1は11.6mm以下が好ましく、3.0mm以下がより好ましいと考えられる。 As shown in Table 1, in Experimental Examples 2 to 8 in which the shortest path length M1 from the element chamber inlet 127 to the detection electrode 56 was 19.9 mm or less, the responsiveness to ammonia concentration detection was evaluated as "A (excellent)." Or it was "B (good)". On the other hand, in Experimental Example 1 in which the shortest path length M1 exceeded 19.9 mm, the evaluation of the responsiveness of ammonia concentration detection was "F (impossible)". From these results, it was confirmed that when the shortest path length M1 was 19.9 mm or less, the responsiveness of ammonia concentration detection was improved. Also, it was confirmed that the response time for detecting the ammonia concentration tends to be shorter as the shortest path length M1 is smaller. In particular, in Experimental Examples 4 to 8, in which the shortest path length M1 was 11.6 mm or less, the evaluation of ammonia concentration detection responsiveness was "A (excellent)". From the results of Experimental Examples 4 to 8, it is considered that the shortest path length M1 is preferably 11.6 mm or less, more preferably 3.0 mm or less.

表1に示すように、素子室入口127から検知電極56までの最短経路長M1が19.9mm以下である実験例2~8では、アンモニアの濃度検出の感度の評価が「A(優)」又は「B(良)」であった。これに対し、最短経路長M1が19.9mmを超えている実験例1では、アンモニアの濃度検出の感度(起電力EMF)が低下しており、アンモニア濃度検出の感度の評価が「F(不可)」であった。これらの結果から、最短経路長M1が19.9mm以下であることで、アンモニア濃度検出の感度の低下を抑制できることが確認された。また、最短経路長M1が小さいほど、アンモニア濃度検出の感度の低下が抑制される傾向が確認された。特に、最短経路長M1が11.6mm以下である実験例4~8は、いずれもアンモニア濃度検出の感度の評価が「A(優)」であった。実験例4~8の結果から、最短経路長M1は11.6mm以下が好ましく、6.9mm以下がより好ましいと考えられる。 As shown in Table 1, in Experimental Examples 2 to 8, in which the shortest path length M1 from the element chamber entrance 127 to the detection electrode 56 was 19.9 mm or less, the evaluation of the ammonia concentration detection sensitivity was "A (excellent)." Or it was "B (good)". On the other hand, in Experimental Example 1 in which the shortest path length M1 exceeds 19.9 mm, the ammonia concentration detection sensitivity (electromotive force EMF) is lowered, and the evaluation of the ammonia concentration detection sensitivity is "F (impossible). )"Met. From these results, it was confirmed that the shortest path length M1 of 19.9 mm or less can suppress a decrease in the sensitivity of ammonia concentration detection. Moreover, it was confirmed that the lower the shortest path length M1, the more the decrease in the ammonia concentration detection sensitivity is suppressed. In particular, in Experimental Examples 4 to 8, in which the shortest path length M1 was 11.6 mm or less, the evaluation of the ammonia concentration detection sensitivity was "A (excellent)". From the results of Experimental Examples 4 to 8, it is considered that the shortest path length M1 is preferably 11.6 mm or less, more preferably 6.9 mm or less.

表1に示すように、素子室入口127から被測定ガス導入口21aまでの最短経路長M2が9.6mm以下である実験例1~7では、NOx濃度検出の応答性の評価が「A(優)」又は「B(良)」であった。これに対し、最短経路長M2が9.6mmを超えている実験例8では、NOx濃度検出の応答性の評価が「F(不可)」であった。これらの結果から、最短経路長M2が9.6mm以下であることで、NOx濃度検出の応答性が良好になることが確認された。また、最短経路長M2が小さいほど、NOx濃度検出の応答時間が短くなる傾向が確認された。特に、最短経路長M2が6.6mm以下である実験例1~6は、いずれもNOx濃度検出の応答性の評価が「A(優)」であった。実験例1~6の結果から、最短経路長M2は6.6mm以下が好ましく、4.1mm以下がより好ましいと考えられる。 As shown in Table 1, in Experimental Examples 1 to 7, in which the shortest path length M2 from the element chamber inlet 127 to the gas introduction port 21a to be measured was 9.6 mm or less, the NOx concentration detection responsiveness was evaluated as "A ( Excellent)” or “B (good)”. On the other hand, in Experimental Example 8, in which the shortest path length M2 exceeds 9.6 mm, the evaluation of NOx concentration detection responsiveness was "F (impossible)". From these results, it was confirmed that when the shortest path length M2 was 9.6 mm or less, the responsiveness of NOx concentration detection was improved. Also, it was confirmed that the smaller the shortest path length M2, the shorter the response time for NOx concentration detection. In particular, in Experimental Examples 1 to 6, in which the shortest path length M2 was 6.6 mm or less, the evaluation of NOx concentration detection responsiveness was "A (excellent)". From the results of Experimental Examples 1 to 6, it is considered that the shortest path length M2 is preferably 6.6 mm or less, more preferably 4.1 mm or less.

表1に示すように、最短経路長M1と最短経路長M2との比M2/M1が0.01以上6.37以下である実験例2~7では、応答時間の差の評価が「A(差が非常に小さい)」,「B(差が小さい)」又は「C(差が許容できる程度である)」であった。これに対し、比M2/M1が0.01未満である実験例1、及び比M2/M1が6.37より大きい実験例8では、応答時間の差の評価が「F(差が許容できない程度に大きい)」であった。これらの結果から、比M2/M1が0.01以上6.37以下であることで、NOx濃度及びアンモニア濃度の検出タイミングのずれが小さくなることが確認された。また、実験例2~7の結果から、比M2/M1は0.21以上2.22以下が好ましいと考えられる。 As shown in Table 1, in Experimental Examples 2 to 7 in which the ratio M2/M1 between the shortest path length M1 and the shortest path length M2 is 0.01 or more and 6.37 or less, the evaluation of the difference in response time is "A ( the difference is very small),” “B (the difference is small),” or “C (the difference is tolerable)”. On the other hand, in Experimental Example 1 in which the ratio M2/M1 is less than 0.01 and in Experimental Example 8 in which the ratio M2/M1 is greater than 6.37, the evaluation of the difference in response time is "F (the difference is unacceptable large)”. From these results, it was confirmed that when the ratio M2/M1 is 0.01 or more and 6.37 or less, the difference in detection timing of the NOx concentration and the ammonia concentration is reduced. Also, from the results of Experimental Examples 2 to 7, it is considered that the ratio M2/M1 is preferably 0.21 or more and 2.22 or less.

10 配管、12 固定用部材、20 素子本体、20a 上面、20b 下面、20c 左面、20d 右面、20e 前端面、20f 後端面、21 被測定ガス流通部、21a 被測定ガス導入口、22 基準ガス導入口、23 検出部、24 外側電極、25 内側主ポンプ電極、26 内側補助ポンプ電極、27 測定電極、28 基準電極、29 ヒータ、55 混成電位セル、56 検知電極、84 緩衝層、84a 上側緩衝層、84b 下側緩衝層、85 保護層、100,200 ガスセンサ、101 素子封止体、102 ハウジング、103 ボルト、104 サポーター、105 圧粉体、110 センサ素子、120,220 保護カバー、122,222 第1ガス室、124 センサ素子室、126 第2ガス室、127,227,327,427 素子室入口128,228 後方開口、129,229 前方開口、130,230,430 内側保護カバー、131,231,331 第1部材、132 大径部、133 段差部、134,334 第1円筒部、135,235 第2部材、136,236 第2円筒部、136a 突出部、137 接続部、138 先端部、138a 素子室出口、138b 孔、138d 側部、138e 底部、139 段差部、140 外側保護カバー、143 胴部、143a 側部、143b 段差部、144a 外側入口、144b 孔、144c 孔、146 先端部、146a 側部、146b 底部、146c テーパー部、147a 外側出口、147c 孔、234a 胴部、234b 第1円筒部、334b 凹部、429 素子側開口、434 円筒部。 10 piping, 12 fixing member, 20 element main body, 20a upper surface, 20b lower surface, 20c left surface, 20d right surface, 20e front end surface, 20f rear end surface, 21 gas flow part to be measured, 21a gas introduction port to be measured, 22 reference gas introduction Mouth 23 Detection Part 24 Outer Electrode 25 Inner Main Pump Electrode 26 Inner Auxiliary Pump Electrode 27 Measurement Electrode 28 Reference Electrode 29 Heater 55 Mixed Potential Cell 56 Sensing Electrode 84 Buffer Layer 84a Upper Buffer Layer , 84b lower buffer layer 85 protective layer 100, 200 gas sensor 101 element sealing body 102 housing 103 bolt 104 supporter 105 powder compact 110 sensor element 120, 220 protective cover 122, 222 second 1 gas chamber 124 sensor element chamber 126 second gas chamber 127, 227, 327, 427 element chamber entrance 128, 228 rear opening 129, 229 front opening 130, 230, 430 inner protective cover 131, 231, 331 first member 132 large diameter portion 133 stepped portion 134,334 first cylindrical portion 135,235 second member 136,236 second cylindrical portion 136a projecting portion 137 connecting portion 138 tip portion 138a Element chamber outlet 138b hole 138d side portion 138e bottom portion 139 stepped portion 140 outer protective cover 143 body portion 143a side portion 143b stepped portion 144a outer inlet 144b hole 144c hole 146 tip portion 146a Side portion 146b Bottom portion 146c Tapered portion 147a Outside outlet 147c Hole 234a Body portion 234b First cylindrical portion 334b Concave portion 429 Element side opening 434 Cylindrical portion.

Claims (6)

先端と該先端とは反対側の後端とを有し、被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部が内部に設けられた素子本体を備え、前記被測定ガス流通部の入口であるガス導入口から前記被測定ガス流通部に流入した前記被測定ガス中の第1特定ガスの濃度を検出するための検出部を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子の前記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素子室入口と該センサ素子室からの出口である素子室出口とが配設された筒状の内側保護カバーと、
前記被測定ガスの外部からの入口である外側入口と前記被測定ガスの外部への出口である外側出口とを有し、前記内側保護カバーの外側に配設された筒状の外側保護カバーと、
を備え、
前記センサ素子は、前記被測定ガス中の前記第1特定ガスとは異なる第2特定ガスの濃度に応じた起電力を生じる混成電位セルを備え、
前記混成電位セルは、前記素子本体に配設された検知電極を備え、
前記検知電極は、前記センサ素子室の内部に配置され、
前記素子室入口から前記検知電極までの最短経路長M1が1.5mm以上19.9mm以下である、
ガスセンサ。
An element body having a front end and a rear end on the opposite side of the front end and provided therein with a measured gas circulation part for introducing and circulating a gas to be measured. a sensor element having a detection portion for detecting the concentration of a first specific gas in the gas to be measured flowing into the gas flow portion to be measured from a gas introduction port;
A sensor element chamber inside which the tip of the sensor element and the gas introduction port are arranged, and an element chamber entrance serving as an entrance to the sensor element chamber and an element chamber serving as an exit from the sensor element chamber a cylindrical inner protective cover provided with an outlet;
a cylindrical outer protective cover disposed outside the inner protective cover and having an outer inlet that is an inlet of the gas to be measured from the outside and an outer outlet that is an outlet of the gas to be measured to the outside; ,
with
The sensor element includes a mixed potential cell that generates an electromotive force corresponding to the concentration of a second specific gas different from the first specific gas in the gas to be measured,
The mixed potential cell comprises a sensing electrode disposed on the element body,
The sensing electrode is arranged inside the sensor element chamber,
The shortest path length M1 from the element chamber entrance to the detection electrode is 1.5 mm or more and 19.9 mm or less,
gas sensor.
前記素子室入口から前記ガス導入口までの最短経路長M2と、前記最短経路長M1と、の比M2/M1が、0.01以上6.37以下である、
請求項1に記載のガスセンサ。
A ratio M2/M1 between the shortest path length M2 from the element chamber inlet to the gas introduction port and the shortest path length M1 is 0.01 or more and 6.37 or less.
The gas sensor according to claim 1.
前記素子室入口から前記ガス導入口までの最短経路長M2が、9.6mm以下である、
請求項1又は2に記載のガスセンサ。
The shortest path length M2 from the element chamber inlet to the gas introduction port is 9.6 mm or less.
The gas sensor according to claim 1 or 2.
前記検出部は、前記素子本体の外部に配設された外側電極を備え、
前記検知電極は、前記素子本体の外部且つ前記外側電極よりも後方に配設されている、
請求項1~3のいずれか1項に記載のガスセンサ。
The detection unit includes an outer electrode arranged outside the element body,
The detection electrode is disposed outside the element body and behind the outer electrode,
The gas sensor according to any one of claims 1 to 3.
前記内側保護カバーは、前記センサ素子の周囲を囲む筒状の第1部材と、該第1部材の周囲を囲む筒状の第2部材とを有し、
前記素子室入口は、前記第1部材及び前記第2部材の間の隙間であり、前記素子室入口の前記センサ素子室側の開口は、前方に向けて開口している、
請求項1~4のいずれか1項に記載のガスセンサ。
The inner protective cover has a tubular first member surrounding the sensor element and a tubular second member surrounding the first member,
The element chamber entrance is a gap between the first member and the second member, and an opening of the element chamber entrance on the sensor element chamber side opens forward.
The gas sensor according to any one of claims 1 to 4.
前記素子室入口は、前記第1部材の外周面と前記第2部材の内周面との間の筒状の隙間である、
請求項5に記載のガスセンサ。
The element chamber entrance is a cylindrical gap between the outer peripheral surface of the first member and the inner peripheral surface of the second member,
The gas sensor according to claim 5.
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