JP3771018B2

JP3771018B2 - ガス濃度検出素子

Info

Publication number: JP3771018B2
Application number: JP29345397A
Authority: JP
Inventors: 中村　　聡; 正徳山田; 道弘脇本; 太輔牧野; 秀臣河内; 年洋坂輪
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1996-10-17
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2017-10-09
Also published as: JPH10177005A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被測定ガス中の特定ガス成分濃度を検出するガス濃度検出素子、特に内燃機関の排出ガス中の酸素濃度等の検出に好適なガス濃度検出素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気管壁にガス濃度検出素子を設けて排出ガス中の酸素濃度等を検出し、燃料噴射量や排出ガス再循環（ＥＧＲ）システムのＥＧＲ量をフィードバック制御することが行われている。この種のガス濃度検出素子の一例を図１０に示すと、ガス濃度検出素子は、フランジ９１にて内燃機関の排気管Ｐ壁に固定されるハウジング９２を有し、その内部に管状のガス濃度検出体９３を収容している。該ガス濃度検出体９３は下半部が上記ハウジング９２より突出して上記排気管Ｐ内に位置しており、その周囲はカバー体９４で保護されている。上記ガス濃度検出体９３は、ジルコニア等の固体電解質よりなる管状部の内外表面に白金等の電極を形成してなり、これを加熱して検出感度を向上させるためのヒータ９５を内蔵している。
【０００３】
上記カバー体９４は、ガス濃度検出体９３を保温するとともに機械的衝撃から保護するもので、通常、図のように内筒９４ａと外筒９４ｂの二重構造となっている。これら内筒９４ａと外筒９４ｂには、それぞれ側壁の複数箇所にガス流通孔９４１、９４２が互い違いに設けてあり、流入する排出ガスの流速を弱めて電極を保護している。なお、図中、９６はガス濃度検出素子の上半部を覆う上部カバー、９７はガス濃度検出体９３の電極にリード線を介して接続されるターミナルである。
【０００４】
上記構成のガス濃度検出素子は、ガソリンエンジン燃料噴射量を制御するものとして用いられているが、最近、ディーゼルエンジンの燃料噴射量やＥＧＲ量を制御するものにも用いられる。ガス濃度検出体９３は、周知のように酸素イオン伝導度が温度に依存するため、排出ガス温度が低温時にはヒータ９５によってガス濃度検出体９３を加熱している。
【０００５】
しかし、ガス濃度検出体９３に供給された熱は、該ガス濃度検出体９３の外表面から排出ガス中に放熱される。周知のように、ガソリンエンジンに比較して、ディーゼルエンジンは排出ガス温度が低く、しかも排出ガス流量が多いため、このような排出ガスがガス濃度検出体９３の外表面に衝突すれば、該ガス濃度検出体９３は急速に冷却されることになる。このようなガス濃度検出体９３の冷却をできるだけ防ぐためには、排出ガスが直接的にガス濃度検出体９３の外表面に衝突しないように、ガス濃度検出体９３の排出ガスに晒される側の先端部をカバー体９４で囲み、カバー体９４によりガス濃度検出体９３の保温性の向上を図ることが考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のガソリンエンジン用のガス濃度検出素子において、カバー体９４にはその周壁に排出ガスが直接的に衝突する方向にガス流通孔９４１、９４２が開口しているため、排出ガスはこのガス流通孔９４１、９４２を経てカバー体９４を横断的に、かつガス流速があまり弱められることなく流通することになる。
【０００７】
このため、上記構成のカバー体９４を有するガス濃度検出素子をディーゼルエンジンに適用すると、該カバー体９４によるガス濃度検出体９３の保温性が十分ではなく、ガス濃度検出体９３の表面温度およびカバー体９４自身の温度も低くなり、ディーゼルエンジンの排出ガス中のパティキュレートがこれら表面に付着、堆積しやすくなる。パティキュレートは、Ｓｏｏｔ（スス）、ＳＯＦ（可溶性有機成分）を含んでおり、ＳＯＦは粘性が高くＳｏｏｔの付着を媒介するが、ガス濃度検出体９３およびカバー体９４の表面温度が低いほどＳＯＦが揮発しにくく、従ってその表面にパティキュレートが付着しやすくなる。
【０００８】
そして、付着、堆積したパティキュレートの一部がエンジンの高出力運転時に高温の排出ガスによって燃焼すると、ガス濃度検出体９３周囲の排出ガスの成分濃度（酸素濃度）を変化させ、検出誤差を生じる原因となる。また、上記ガス流通孔９４１、９４２がパティキュレートによって目詰まりし、排出ガスの流通が悪くなって検出の応答性が低下したり、誤検出が生じるおそれがある。また、これを回避しようとすると、ヒータ９５の負担が増大したり、加熱に必要な電力量が増加するといった問題があった。
【０００９】
ここで、実開昭５３−１０３７８４号公報には、カバー体先端の閉鎖部分に熱容量の大きなヒートマスを設けて排出ガスの温度変動に対してガス感応部の保温効果を高めるようにした酸素濃度センサが開示されている。しかしながら、上記構成では、カバー体の側部にガス流通孔が形成されているため、上記と同様の問題を生じる。
【００１０】
この対策として、本発明者は、例えば、カバー体の側部にはガス流通孔を形成せずに、カバー体の先端部に形成してガス濃度検出体に接触する排出ガスの量を減少させ、かつガス濃度検出体およびカバー体を横断的に流通するガス流れを回避して、カバー体の冷却を抑制することを考えた。このような考え方に対して先行する技術として米国特許第５０７３２４７号明細書がある。この従来例は、ガス濃度検出体およびカバー体の冷却を抑制するという直接的な考え方は開示していないが、カバー体の側部にガス流通孔を形成せずに先端部に形成している点で構造的に符号している。
【００１１】
しかしながら、この従来例では、カバー体の先端部に設けたガス流通孔が一つであるため、カバー体内部への排出ガスの流入と流出とが同一のガス流通孔において同時に進行することになるので、ガス流通孔を介してのガス交換が円滑に行われない。この結果、検出応答性に劣るという問題がある。
【００１２】
しかして、本発明は、保温性を高め、パティキュレートの付着、堆積を防止して検出誤差の発生等を防止でき、しかも十分な応答性が得られるガス濃度検出素子を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明請求項１の構成におけるガス濃度検出素子は、被測定ガス中のガス成分濃度を検出する濃度検出部と、該濃度検出部の被測定ガスに晒される部分を包囲するカバー体とを備えている。上記カバー体は、径の異なる内筒と外筒を同心状に配して二重筒構造としてある。上記カバー体は軸線方向の先端面に、それぞれが被測定ガスの導入口あるいは導出口として機能する、排出ガスの流れ方向に並ぶ２個の開口部、または、上記先端面と中心が一致する正三角形の頂点に位置する３個の開口部を有し、上記カバー体のうち上記先端面を除く側部は開口部を持たない閉ざされた壁部となしてある。
【００１４】
上記構成では、上記カバー体の軸線方向の先端部にのみ開口部を設けたので、側部に開口部を有する従来構成に比べ、排出ガスの流出入によるカバー体あるいはガス濃度検出部の冷却が抑制される。よって、ヒータの負担を増加させることなく、保温性が向上し、パティキュレートの付着による検出誤差の発生を防止できる。また、開口部を先端部に設けたことにより排出ガスの流れが開口部を直撃しないので、開口部が目詰まりしにくい。さらに、上記開口部を排出ガスの流れ方向に並ぶ２個または正三角形の頂点に位置する３個設けたので、そのいずれかが被測定ガスの導入口となり、いずれかが導出口として機能する。従って、開口部が１つの場合に比べて排出ガスの流通が円滑になされ、検出応答性が大きく向上する。また、上記カバー体を、径の異なる内筒と外筒を同心状に配して二重筒構造とし、ガス濃度検出体の周囲を二重に保護することで、上記カバー体による断熱効果をさらに高めることができる。
【００１７】
二重筒構造とした上記カバー体の内筒と外筒の先端面に、それぞれ３つの開口部を互い違いとなるようにまたは一部重なるように設けることもでき（請求項２）、保温性をより向上できる。あるいは、上記カバー体の内筒と外筒の間に径の異なる中筒を同心状に配した三重筒構造とし、または内筒と外筒の間に複数の筒体を配設してそれ以上の多重筒構造とすることもできる（請求項３）。
【００１８】
上記カバー体を二重以上の多重筒構造とした場合、最も内側の内筒にのみ先端面を設けて上記２個または３個の開口部を形成し、それより外側の筒体は先端開放としてもよい（請求項４）。この時、外側の筒体を先端開放としたので、被測定ガスの導入口または導出口となる上記開口部の熱が、外側の筒体に逃げることがなく、その側部から放出されるのを防止できる。よって、上記開口部付近の温度を高温に保つことができ、保温性を向上できる。
【００１９】
上記カバー体を二重以上の多重筒構造とした場合に、上記内筒の先端面が、その外側に位置する筒体の先端面と接触しない構成とすることもできる（請求項５）。上記内筒の外側の筒体が先端開放でなくても、外側の筒体の先端面が内筒の先端面に接触しないように構成することで、上記内筒の先端面から、その外側の筒体の先端面へ熱が逃げることを防止できる。よって、上記開口部付近の温度を高温に保つことができ、保温性を向上できる。
【００２０】
上記内筒は先端に向けて径が小さくなるテーパ状としてもよい（請求項６）。この時、上記内筒の内容積が減少するので、内筒内のガス交換がより円滑になされ、応答性の向上に効果がある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明をディーゼルエンジンの排気管壁に取り付けられる酸素濃度検出素子に適用した例を示すものである。図中、酸素濃度検出素子は、ディーゼルエンジンの排気管Ｐ壁に貫設される筒状ハウジング１を有し、該ハウジング１外周に設けたフランジ部Ｐ１にて上記排気管Ｐ壁に固定されている。上記ハウジング１内には濃度検出部たる円管状のガス濃度検出体２が挿通保持されている。
【００２２】
上記ガス濃度検出体２は、上半部が上記ハウジング１内に保持固定され、下半部は上記ハウジング１より突出して排気管Ｐ内に延びている。上記ガス濃度検出体２の下半部は詳細を後述するカバー体３内に収容されており、中空とした内部にはヒータ４が内蔵されている。上記ガス濃度検出体２の上方には、セラミック製の蓋状体５が配置され、該蓋状体５の上半部外周は金属カバー５１で覆われている。上記カバー５１の上端開口は電気絶縁部材５２で封止されている。
【００２３】
上記ガス濃度検出体２は、円管状に成形したジルコニア等の酸素イオン導電性固体電解質２ａと、その先端部近傍において内外周面の対向位置に設けた白金等の電極２ｂ、２ｃとからなる。上記固体電解質２ａの外表面には多孔質アルミナ等からなる拡散抵抗層（図略）が形成されており、外周側の電極２ｃには拡散抵抗層を通過した排出ガスが到達するようになしてある。上記電極２ｂ、２ｃは、上記電解質２ａ表面に形成したリード部を通じてリード線６１、６２に接続している。これらリード線６１、６２の他端は上記電気絶縁部材５２に保持されるターミナル７１、７２に接続されている。
【００２４】
セラミック製の円筒形蓋状体５とカバー５１との間には金属チューブ８１が配置されている。チューブ８１の上端は、セラミック製円筒体１１の下端に接しており、又チューブ８１の下端はハウジング１の内側に位置している。チューブ８１下方のハウジング１内には絶縁部材１２が充填されている。
【００２５】
チューブ８１の下端は、ガス濃度検出体２とハウジング１とを固定する際に用いるカシメリング８０の下端に位置しており、ハウジング１の上端をリング８０を介してかしめることで、チューブ８１はハウジング１に固定されている。
【００２６】
又、チューブ８１の上端と蓋状体５との間にはコイルスプリング８２が配置されている。そして、カバー５１の上端をゴム等の弾性電気絶縁部材５２にかしめ固定して、該電気絶縁部材５２の位置を決定することにより、上記コイルスプリング８２は円筒体１１及びチューブ８１と蓋状体５との間で圧縮され、この圧縮による弾性反力が蓋状体５に作用し、蓋状体５はガス濃度検出体２の上端に押圧、固定される。尚、ヒータ４の上方にはガイドリング８３が固定されており、このガイドリング８３の上端にも上記蓋状体５の下端を介して上記弾性反力が作用する結果、ヒータ４はその位置を固定される。
【００２７】
上記カバー５１の下端側とチューブ８１との間は、微小な隙間が形成されている。従って、この隙間を通って、大気が円筒体１１とチューブ８１の上端との接触隙間、円筒体１１の内側空間、蓋状体５の内側空間、ヒータ４のガイドリング８３とガス濃度検出体２との嵌合隙間を経て、該検出体２の内側に導かれるようにされている。
【００２８】
上記固体電解質２ａの中空部にはヒータ４が収容されている。ヒータ４は、上記ガス濃度検出体２を加熱してその感度を向上させるためのもので、アルミナ等よりなる棒状体の、上記電極２ｂ、２ｃの対向位置にニクロム線等を埋設して発熱部４１となしている。上記ヒータ４は上記電気絶縁部材５２に保持されるターミナル７３に接続される。
【００２９】
上記カバー体３は二重筒構造で、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ステンレス等よりなり、径の異なる内筒３１と外筒３２を同心状に配してなる。上記内筒３１および外筒３２の軸方向の先端部（図の下端部）は閉鎖され、内外筒３１、３２の先端面は密接している。上記内筒３１は外方に屈曲する上端縁を外筒３２内周壁に当接支持せしめており、上記外筒３２の上端縁は上記ハウジング１の下端部に固定されている（図１）。
【００３０】
上記内筒３１および外筒３２には、その軸方向の先端面に、開口部たる２つのガス流通孔３３、３４が排出ガスの流れ方向（図２中、矢印で示す）に並ぶように形成してある。これらガス流通孔３３、３４は同一形状（円形）で、一方がガス導入孔として他方がガス導出孔として機能する。上記内筒３１および外筒３２の側壁には開口部は形成されておらず、排出ガスは、上記ガス流通孔３３、３４を介してのみカバー体３内へ出入りする。
【００３１】
次に、上記構成のガス濃度検出素子の作動を説明する。図１のように、酸素濃度検出素子を排気管Ｐ壁に固定すると、排出ガスは上記ガス流通孔３３またはガス流通孔３４よりカバー体３内に流入しガス濃度検出体２表面に到達する。ガス濃度検出体２の中空部内には大気が導入される。よって、ヒータ４によって上記ガス濃度検出体２を所定温度に加熱し、上記電極２ｂ、２ｃに所定の電圧を印加すると、排出ガス中の酸素が固体電解質２ａ表面の拡散抵抗層を通過して外周側の電極２ｃに達し、さらに固体電解質２ａ内を通って内周側の電極２ｂに至る。この酸素の移動により電極２ｂ、２ｃ間に排出ガス中の酸素濃度に比例した限界電流が流れ、これを検出することで排出ガス中の酸素濃度を検出することができる。
【００３２】
そして、本発明では、上記カバー体３の側部にガス流通孔を形成せず、軸方向の先端部にのみガス流通孔３３、３４を設けており、上記ガス濃度検出体２および内筒３１が排出ガスに直接晒されることがない。よって、排出ガスの流出入による上記カバー体３およびガス濃度検出体２の表面温度の低下が抑制され、またカバー体３を内外筒３１、３２よりなる二重筒構造としたので、保温性がさらに向上する。従って、上記カバー体３またはガス濃度検出体２にパティキュレートが付着、堆積することを防止し、検出誤差の発生を防止できる。
【００３３】
また、ガス流通孔が排出ガスの流れに向いていないので、ガス流通孔３３、３４が目詰まりしにくく、排出ガスの流通の悪化を防止できる。さらに、同一形状の排出ガス流通孔３３、３４を排出ガスの流れ方向に２つ設けたので、一方が排出ガスの導入孔、他方が導出孔と役割が分割される。よって、ガス流通孔が１つの場合と比較して排出ガスの流出入が円滑に行われ、カバー体３内のガス交換速度が速くなる。また、カバー体３の内外筒３１、３２の先端面が密接しているので、内外筒３１、３２間に排出ガスが滞留することが抑制され、これらにより検出の応答性が大きく向上する。
【００３４】
ここで、実際に、上記構造の酸素濃度検出素子を試作し、ディーゼルエンジンでのアイドル運転中の排出ガスに晒して、保温性の向上効果を調べた。カバー体３は軸方向長２０ｍｍ、内筒径７ｍｍ、外筒径９ｍｍのものを用い、ガス流通孔３３、３４の径は２．５ｍｍとした。その結果、ガス流通孔を側部に形成した図１０の従来構造のカバー体に比べ、同じヒータ電力で、ガス濃度検出体２の表面温度が７５℃、カバー体３の内表面（ガス濃度検出体２に最も近い面）温度が４５℃高くなり、パティキュレートの付着、堆積を大幅に減少させることができた。
【００３５】
次に、上記カバー体３を用いて排出ガス中の酸素濃度を５％から１０％に急変させた時の６３％応答速度（酸素濃度の急変点から６３％の濃度変化を検出するまでに要する時間で表す）を調べたところ、ガス流通孔を１つ（径２．５ｍｍ）とした場合と比べ、６３％応答速度が４００ｍｓから１８０ｍｓと大幅に向上した。
【００３６】
図３は本発明の参考例を示すもので、この参考例では、ガス流通孔３５を単数とし、その形状を、排出ガスの流れ方向に並ぶ２つの円形の穴部３５ａ、３５ｂの一部を重ね合わせた形状とした。このとき、２つの円形の穴部３５ａ、３５ｂの重なる部分にできる幅狭部３５ｃにより、これを挟んで一方の円形孔がガス導入孔、他方の円形孔がガス導出孔に役割が分割される。実際に各穴部３５ａ、３５ｂの径を２．５ｍｍとした図３の構造のカバー体３を試作し、その応答性を調べたところ、６３％応答速度は２７０ｍｓであった。
【００３８】
図４は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図のように、上記カバー体３の内筒３１と外筒３２の先端面間に間隔を設け、そのそれぞれに３つのガス流通孔３６ａ〜３６ｃ、３７ａ〜３７ｃを互い違いとなるように設けてもよい。上記内外筒３１、３２ともガス流通孔３６ａ〜３６ｃ、３７ａ〜３７ｃは円形（径２ｍｍ）で、それぞれの孔が正三角形の頂点に位置するようにし、三角形の中心の位置は先端面の中心と一致させてある。ガス流通孔３６ａ〜３６ｃ、３７ａ〜３７ｃの中心の位置はそれぞれ先端面の中心から２ｍｍ離れ、上記内筒３１のガス流通孔３６ａ〜３６ｃと外筒３２のガス流通孔３７ａ〜３７ｃは先端面中心を中心として相対的に６０°回転した位置にある。また、内筒３１と外筒３２の先端面は２ｍｍ離れており、排出ガスが内筒３２の内側まで導入できるようになっている。
【００３９】
このように、内筒３１のガス流通孔３６ａ〜３６ｃと外筒３２のガス流通孔３７ａ〜３７ｃの位置をずらすことで、保温性がより向上する。具体的には、ずらさない場合（ガス流通孔３つ、径２ｍｍ）と比較して、ガス濃度検出体２の外表面温度で３０℃、カバー体３の内表面（ガス濃度検出体２に最も近い面）において１５℃高くすることができた。しかも、上記構成では、内筒３１と外筒３２の先端面が接触していないので、排出ガス流に晒されて温度が低くなっている外筒３２へ、内筒３１の先端面から熱が逃げることを防止でき、保温性の向上効果をさらに高くすることができる。
【００４０】
また、カバー体３内のガス交換速度は、ガス流通孔が３つあるため、ガス流通孔３６ａ〜３６ｃとガス流通孔３７ａ〜３７ｃの位置をずらしても大きくは変わらず、酸素濃度を急変させた時の６３％応答速度は、ずらさない場合の１８０ｍｓに対し２２０ｍｓと、十分速い応答速度を維持できることがわかる。
【００４１】
なお、図５に示す本発明の第３の実施の形態のように、上記カバー体３の内筒３１と外筒３２の先端面の間に間隔を設けず、内筒３１のガス流通孔３６ａ、３６ｂと外筒３２のガス流通孔３７ａ、３７ｂがわずかに重なるように形成してももちろんよく、ガス流通孔の位置をずらすことによる同様の保温性向上効果が得られる。
【００４２】
図６は本発明の第４の実施の形態を示すもので、本実施の形態では、上記カバー体３の内筒３１を先端に向けて縮径するテーパ状としている。外筒３２は上記各実施の形態と同様の形状とし、内筒３１と外筒３２の先端面を密接させて、３つのガス流通孔３８ａ〜３８ｃがそれぞれ正三角形の頂点に位置するように設けてある。ガス流通孔３８ａ〜３８ｃは円形（径２ｍｍ）で、それぞれの中心の位置はカバー体３先端面の中心より２ｍｍ離れている。
【００４３】
上記構成では、内筒３１をテーパ状としたので、内筒内容積が小さくなり、ガス交換時間をより速くできる。このため、酸素濃度を急変させた時の６３％応答速度が、内筒３１をテーパ状としない場合に比較し、１８０ｍｓから１５０ｍｓとなり、応答性を向上させることができた。
【００４４】
図７は本発明の第５の実施の形態を示すもので、上記第１の実施の形態における、カバー体３の内筒３１と外筒３２の先端部、上端部における接触部を溶接接合し（図中、黒丸は接合部を示す）、さらに内筒３２と外筒３１の間をセラミック粉体等の充填材８で満たしている。
【００４５】
上記構成では、充填材８による断熱効果で保温性がさらに向上する。また、内外筒３１、３２間を溶接接合したので、これらの間に排出ガスが入り込んで滞留することがなく、応答性が向上する。
【００４６】
図８は本発明の第６の実施の形態を示すもので、本実施の形態では、上記カバー体３を、内筒３１と外筒３２およびその間の中筒３９の三重筒構造となしてある。ガス流通孔３３、３４は内筒３１先端面にのみ形成してあり、外筒３２と中筒３９は先端開放となしてある。
【００４７】
上記構成では、カバー体３を三重とすることにより、保温性をさらに向上することができる。この結果、二重筒構造で内筒３１、外筒３２にともにガス流通孔３３、３４を形成した先端面を有する構造に比較して、ガス流通孔３３、３４付近の温度を８０℃高くすることができた。また、中筒３９と外筒３２が先端面を有しないため、ガス流通孔３３、３４の熱が、中筒３９や外筒３２に逃げ、これらを介して排出ガスに放出されるのを防止することができる。これにより、ガス流通孔３３、３４付近の温度を高温に保つことができ、ガス流通孔３３、３４の目詰まりを防止するために、特に効果的である。
【００４８】
図９は本発明の第７の実施の形態を示すものである。本実施の形態では、上記カバー体３を、内筒３１と外筒３２の二重筒構造となし、内筒３１の先端面に２つのガス流通孔３３、３４を形成する一方、外筒３２の先端面には開口３２１を設けてある。ここで、上記開口３２１は、内筒３１の先端部に外筒３２の先端部が接触しないように、十分大きく形成してある。このように、上記内筒３１が先端面を有する形状であっても、内筒３１の先端面が外筒３２に接触しないようにすることで、排出ガスに晒されて温度が低くなっている外筒３２に、ガス流通孔３３、３４の熱が逃げ、その側面部を介して排出ガスに放出されるのを防止することができる。従って、ガス流通孔３３、３４付近の温度を高温に保つことができるため、ガス流通孔３３、３４の目詰まりを防止するために、特に効果的である。
【００４９】
さらに、上記の各実施の形態では、ガス濃度検出体２は円筒状であるが、固体電解質板、電気絶縁板を積層した、いわゆる積層構造としても勿論よい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すガス濃度検出素子の全体断面図である。
【図２】（ａ）は第１の実施の形態におけるカバー体の縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示し、（ａ）はカバー体の縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示し、（ａ）はカバー体の縦断面図で（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示すカバー体の縦断面図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態を示し、（ａ）はカバー体の縦断面図で（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態を示すカバー体の縦断面図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態を示し、（ａ）はカバー体の縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図９】本発明の第８の実施の形態を示し、（ａ）はカバー体の縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図１０】従来のガス濃度検出素子の全体断面図である。
【符号の説明】
１ハウジング
１１円筒体
１２絶縁部材
２ガス濃度検出体（濃度検出部）
２ａ固体電解質
２ｂ電極
２ｃ電極
３カバー体
３１内筒
３２外筒
３２１開口
３３〜３８ガス流通孔
３９中筒
４ヒータ
４１発熱部
５蓋状体
５１金属カバー
５２絶縁部材
６１、６２リード線
７１、７２、７３ターミナル
８０リング
８１チューブ
８２コイルスプリング
Ｐ排気管
Ｐ１フランジ

Claims

被測定ガス中のガス成分濃度を検出する濃度検出部と、該濃度検出部の被測定ガスに晒される部分を包囲するカバー体とを有するガス濃度検出素子であって、上記カバー体を径の異なる内筒および外筒を同心状に配した二重筒構造となし、上記カバー体の軸線方向の先端面に、それぞれが被測定ガスの導入口または導出口として機能する、排出ガスの流れ方向に並ぶ２個の開口部、または、上記先端面と中心が一致する正三角形の頂点に位置する３個の開口部を設けるとともに、上記先端面を除く上記カバー体の側部は開口部を持たない閉ざされた壁部となしたことを特徴とするガス濃度検出素子。
二重筒構造とした上記カバー体の内筒と外筒の先端面に、それぞれ上記３個の開口部を互い違いとなるように、または、一部重なるように設けた請求項１記載のガス濃度検出素子。
上記カバー体の内筒と外筒の間に径の異なる中筒を同心状に配した三重筒構造、または内筒と外筒の間に複数の筒体を配設した多重筒構造となした請求項１記載のガス濃度検出素子。
二重以上の多重筒構造となした上記カバー体の、上記内筒先端面にのみ上記２個または３個の開口部を設け、それより外側の筒体は先端開放となした請求項１ないし３記載のガス濃度検出素子。
二重以上の多重筒構造となした上記カバー体において、上記内筒の先端面とその外側に位置する筒体の先端面とが接触していない請求項１ないし３記載のガス濃度検出素子。
上記内筒を先端に向けて径が小さくなるテーパ状となした請求項１ないし５のいずれか記載のガス濃度検出素子。