JP4171376B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、酸素センサ、ＮＯ_Xセンサ等、被測定ガスに曝した状態で用いられ、内部に収納しているガス検出素子を被測定ガスに含まれている水分などから保護するプロテクタを備えたガスセンサに関する。

従来より、自動車のエンジンなどの内燃機関に取りつけられ、排気ガス（被測定ガス）中の特定ガス成分を検出するガスセンサが開発されている。そして、その中の一つとして、例えばジルコニアなどの固体電解質からなるガス検出素子を用い、酸素濃度を検出するガスセンサ（酸素センサ）や酸化窒素ガス濃度を検出するＮＯ_Xセンサなどが知られている。

一般的に、この形態のガスセンサは、ガス検出素子に形成されたガス接触部を排気ガスに曝した構造をしており、ヒータを用いてガス検出素子を高温（約３００℃）に加熱して活性化し、排気ガス中の特定ガス成分を検出している。

ところで、ガス検出素子はセラミックから形成されることから熱衝撃に対して脆いので、高温に加熱された状態のガス検出素子に排気ガス中の水分が付着すると、クラックが発生するなどして破損する虞がある。

このため、ガスセンサにはガス検出素子のガス接触部を覆うプロテクタが装着され、ガス検出素子に水滴が付着しないように保護している。
このプロテクタは、側壁や底壁に被測定ガスの導入口と排出口を備え、被測定ガスをプロテクタの導入口から導入してガス検出素子のガス接触部に導き、排出口より排出するというような被測定ガスの導入と排出を行う。

被測定ガス中に含有される水分の除去、被測定ガスの導入と排出等を効果的に行うために、プロテクタを内側筒状部（第一筒状部）と外側筒状部（第二筒状部）とからなる二重構造にしたガスセンサがある。

このガスセンサは、内側筒状部の側壁と外側筒状部の側壁が空隙を介し同軸状に配置され、これらの側壁には、被測定ガスの導入口（第一側ガス入口と第二側ガス入口）が形成されている。また、外側筒状部の導入口に、内側筒状部の側壁外面を取り囲む旋回流を発生させるためのガイド体を配置している。これによって、外側筒状部の導入口から導入した被測定ガスは、ガイド体の旋回流を生じさせる機能により、相対的に重い水滴と相対的に軽いガス成分とに分離されることになり、そして、水分が除去された被測定ガスを内側筒状部の導入口から内側筒状部内に流入させてガス検出素子に接触させることにより、被測定ガス中の特定ガス成分を検出する。その後、被測定ガスを内側筒状部の底壁に設けた排出口（第一側ガス出口）を通過させ、外側筒状部の底壁に設けた排出口（第二側ガス出口）から排出させている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−０９９８０７公報（第４−７頁、第１−５図）

しかしながら、特開２００１−０９９８０７公報に開示されたガスセンサによれば、内側筒状部に形成されたガス排出口が外側筒状部の内部に構成されているので、プロテクタ内の被測定ガスの置換が不十分となり、被測定ガスのガス成分を検出する応答性を損なう場合があるという問題があった。

つまり、内部筒状部の排出口から排出された被測定ガスが、内側筒状部の側壁と外側筒状部の側壁との空隙を還流して再び内側筒状部の導入口から内側筒状部の内部に流入されたりすることにより、プロテクタ内の被測定ガスの置換が不十分となることがある。

また、上述の公報に開示されたガスセンサでは、内側筒状部の側壁の先端側には、軸方向先端側ほど小径となる縮径部が形成されると共に、その縮径部に対向する位置に外側筒状部の導入口が形成されている。そのために、外側筒状部の導入口から導入された被測定ガスは、旋回流を生じるものの縮径部の外周面に沿って内側筒状部の導入口から遠ざかる方向に進むことがあり、特定ガス成分を検出する十分なガス応答性を得られないことがある。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、ガス検出素子のガス接触部を覆うプロテクタにより、被測定ガス中の水滴を効果的に除去するとともに、外側筒状部の導入口から流入した被測定ガスの一部が内側筒状部の内部に入らなかったり、内側筒状部の内部に導入された被測定ガスが再びプロテクタ内部に流入されたりすることがなく、被測定ガスの置換を良好にし、応答速度と検出精度に優れたガスセンサを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、軸方向に延びると共に、先端部に被測定ガスに接触させるガス接触部を有するガス検出素子と、前記ガス接触部を先端から突き出させた状態で前記ガス検出素子の径方向周囲を取り囲むケースと、前記ガス検出素子の前記ガス接触部を覆うように、前記ケースに固定させた有底筒状のプロテクタと、を備えたガスセンサであって、前記プロテクタは、内側筒状部と、この内側筒状部の側壁に空隙を介し同軸状に配置した外側筒状部とを備え、前記内側筒状部によって当該プロテクタの最先端側に位置する底壁を形成し、前記外側筒状部の側壁に、被測定ガスを前記空隙に導入するために、内側に向けて延出するガイド体を付設した複数の外壁ガス導入口を形成し、前記内側筒状部の側壁に、被測定ガスを前記ガス接触部の周囲に導入するために、前記外壁ガス導入口よりも前記ケースの近傍に配置した複数の内壁ガス導入口を形成し、且つ、前記外壁ガス導入口に対向する位置における内側筒状部の側壁の外周面を、前記外側筒状部の側壁の外周面と平行又は前記プロテクタの底壁に向かう軸方向に径が大きくなる斜面状に形成し、前記プロテクタの前記底壁に、前記内側筒状部の内部に導入された被測定ガスを直接当該プロテクタの外部に排出するための排出口を形成してなり、前記内側筒状部を有底筒状に形成すると共に、前記外側筒状部を有底筒状に形成し、前記外側筒状部の底壁に設けた挿通孔に前記内側筒状部を挿通して、この外側筒状部の底壁より先端側に前記内側筒状部の底壁を突き出し、この内側筒状部の底壁を前記プロテクタの最先端側に位置する底壁としつつ前記排出口を形成し、前記外側筒状部の底壁よりも先端側に突き出す前記内側筒状部の側壁を、自身の外径が先端側に向かって小径となるようにテーパを付けて形成し、さらに、排出口の開口面積が、底壁の面積に対して２分の１以下から５０分の１以上の範囲にあることを特徴とするガスセンサである。

請求項１に記載のガスセンサによれば、外側筒状部の側壁に、内側に向けて延出するガイド体を付設した複数の外壁ガス導入口を形成している。このガイド体は、被測定ガスを内側筒状部の外周面を取り囲む状態で旋回流を生じさせる機能を有し、この旋回流に伴い発生する慣性力により、相対的に重い水滴は相対的に軽いガス成分と分離されて、分離された水滴は外側筒状部の内周面に押し付けられる。これにより、被測定ガス中に水滴が含まれる場合にも、その水滴は内側筒状部の内側に侵入しにくく、ガス検出素子を保護する機能が向上する。そして、外壁ガス導入口に対向する内側筒状部の側壁の外周面を、外側筒状部の側壁の外周面と平行又はプロテクタの底壁に向かう軸方向に径が大きくなる斜面状に形成しており、さらに内側筒状部の側壁と外側筒状部の側壁との間の空隙に位置するように各外壁ガス導入口にガイド体を形成しているので、水分を除去して比重を軽くした被測定ガスを、内側筒状部の内壁ガス導入口に向かって速やかに流して内側筒状部内に導入することができる。

つまり、外壁ガス導入口から導入された被測定ガスは、外壁ガス導入口に対向する位置における内側筒状部の側壁の外周面に沿って、内壁ガス導入口に向かって流れ、さらに内側筒状部の外周を取り囲むように流れる被測定ガスが、各ガイド体により外壁ガス導入口から外部に流出しにくくなるので、内壁ガス導入口に向かって流れるようになるのである。

そのため、本発明のガスセンサによれば、プロテクタ自身によるガス検出素子の水滴への保護機能が向上するとともに、プロテクタ内の被測定ガスの置換を速やかに行い、被測定ガス中のガス成分を検出する応答速度と検出精度を向上できる。

また、内側筒状部に排出口を備えた底壁を形成し、この内側筒状部の底壁を外側筒状部の底壁から先端側に突き出して形成しているので、外壁ガス導入口から導入した被測定ガスとガス成分が検出されて排出口から排出される被測定ガスがプロテクタ内で混じりあうことがなく、プロテクタ内の被測定ガスの置換を良好にし、被測定ガス中のガス成分を検出する応答速度と検出精度を向上できる。

つまり、本発明のガスセンサによれば、プロテクタの内側筒状部内でガス成分が検出されて排出口に向かう被測定ガスが再びプロテクタの外側筒状部内部に導入されたりすることを防止できる。

さらに、排出口の開口面積は、底壁の面積に対して２分の１以下から５０分の１以上の範囲となっている。その理由は、排出口の開口面積が底壁の面積に対して２分の１を越えると、ガスセンサの外方から排出口を介し水が浸入し、ガス検出素子に付着し易くなるからであり、一方、排出口の開口面積が底壁の面積に対して５０分の１未満であると、内側筒状部内でガス成分が検出されて排出口に向かう被測定ガスの排出性が損なわれ、被測定ガス中のガス成分を検出する応答速度と検出精度を損なうからである。

また、前記外側筒状部の底壁よりも先端側に突き出す前記内側筒状部の側壁を、自身の外径が先端側に向かって小径となるようにテーパを付けて形成している。

このように、外側筒状部の底壁よりも先端側に突き出した内側筒状部の側壁を、自身の外径がプロテクタの底壁に向かって小径となるようにテーパを付けて形成しているので、この突き出した側壁部の外周囲を流れる被測定ガスがこのテーパに当接することにより、テーパに沿って流れるガス流が発生する。そして、本ガスセンサは、このガス流が発生することによりプロテクタの最先端側に位置する底壁近傍に負圧が生じるので被測定ガスをこの底壁に形成した排出口から速やかに排出でき、プロテクタ内における被測定ガスの置換をより良好にし、被測定ガス中のガス成分を検出する応答速度と検出精度をより向上できる。

また、外側筒状部の底壁を、自身の外径が先端側に向かって小径となるようにテーパを付けて形成している。

このように、外側筒状部の底壁を、自身の外径が先端側に向かって小径となるようにテーパを付けて形成しているので、外側筒状部の底壁よりも先端側に突き出した内側筒状部の側壁部におけるテーパの効果と相まって、両テーパに沿って流れるガス流がより円滑に発生することになる。これにより、プロテクタ内における被測定ガスの置換が一層良好になり、被測定ガス中のガス成分を検出する応答速度と検出精度を一層向上させることができる。

次に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガスセンサにおいて、内側筒状部の上記テーパの角度は、内側筒状部の底壁とこのテーパとの交わる外角をβとしたときに、３０°≦β≦６０°の範囲内にあることを特徴とする。上記外角βをこのような範囲内に設定することで、テーパに沿って流れるガス流を円滑に発生させることができる。さらに、ガスセンサのセンサ軸を排気管に対して傾斜させて取り付けることにより、センサ軸と被測定ガスの流れ方向の位置関係が異なることがあっても、上記βを上記範囲内に設定することで、プロテクタ内の被測定ガスの置換を良好に行うことが可能となり、ガスセンサの取付け方向、取付け角度に依存されることなく、ガスセンサの応答速度と検出速度を良好に得ることができる。 次に、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のガスセンサにおいて、前記外側筒状部の底壁から突き出してテーパを有する前記内側筒状部の突き出し寸法は、１ｍｍ〜５ｍｍの範囲にあることを特徴とする。 請求項３に記載のガスセンサにように、外側筒状部の底壁から突き出してテーパを有する内側筒状部の突き出し寸法が、１ｍｍ〜５ｍｍの範囲であれば、被測定ガス中のガス成分を検出する応答速度と検出精度を向上できることが、本発明の発明者によって確認されている。

次に、請求項４に記載の発明は、軸方向に延びると共に、先端部に被測定ガスに接触させるガス接触部を有するガス検出素子と、前記ガス接触部を先端から突き出させた状態で前記ガス検出素子の径方向周囲を取り囲むケースと、前記ガス検出素子の前記ガス接触部を覆うように、前記ケースに固定させた有底筒状のプロテクタと、を備えたガスセンサであって、前記プロテクタは、内側筒状部と、この内側筒状部の側壁に空隙を介し同軸状に配置した外側筒状部とを備え、前記外側筒状部によって当該プロテクタの最先端側に位置する底壁を形成し、前記外側筒状部の側壁に、被測定ガスを前記空隙に導入するために、内側に向けて延出するガイド体を付設した複数の外壁ガス導入口を形成し、前記内側筒状部の側壁に、被測定ガスを前記ガス接触部の周囲に導入するために、前記外壁ガス導入口よりも前記ケースの近傍に配置した複数の内壁ガス導入口を形成し、且つ、前記外壁ガス導入口に対向する位置における内側筒状部の側壁の外周面を、前記外側筒状部の側壁の外周面と平行又は前記プロテクタの底壁に向かう軸方向に径が大きくなる斜面状に形成し、 前記プロテクタの前記底壁に、前記内側筒状部の内部に導入された被測定ガスを直接当該プロテクタの外部に排出するための排出口を形成してなり、前記外側筒状部を有底筒状に形成し、前記外側筒状部の底壁を前記内側筒状部よりも先端側に配置させて前記プロテクタの最先端側に位置する底壁とし、この外側筒状部の底壁に前記排出口を形成し、前記外側筒状部の底壁は、前記外側筒状部の側壁に連結する第１底壁と、この第１底壁よりも先端側に配置される第２底壁を有し、前記第２底壁に前記排出口を形成しており、前記第１底壁と前記第２壁部とを連結する連結側壁を、自身の外径が先端側に向かって小径となるようにテーパを付けて形成してなり、さらに、前記外側筒状部の底壁よりも後端側に位置する前記内側筒状部の先端部が、前記外側筒状部の第１底壁に当接していることを特徴とするガスセンサである。

請求項４に記載のガスセンサによれば、プロテクタの内側筒状部内でガス成分が検出されて排出口に向かう被測定ガスが、再びプロテクタの外側筒状部内部に流入したりすることを防止できる。

また、連結側壁を、自身の外径が先端側に向かって小径となるようにテーパを付けて形成したので、この連結側壁の周囲を流れる被測定ガスがテーパに当接し、このテーパに沿って流れるガス流が発生する。そして、本ガスセンサは、このガス流が発生することによって、プロテクタの最先端に位置する底壁（第２底壁）近傍に負圧が生じるので被測定ガスをこの底壁に形成した排出口から速やかに排出でき、プロテクタ内における被測定ガスの置換をより良好にし、被測定ガス中のガス成分を検出する検出精度と応答速度をより向上できる。

次に、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか記載のガスセンサにおいて、前記外側筒状部の底壁のうち、前記内側筒状部の側壁の外周面よりも径方向の外側に位置する部分に少なくとも一つ以上の水抜き孔を形成したことを特徴とする。

請求項５に記載のガスセンサによれば、外壁ガス導入口から導入した被測定ガスのうち、ガイド体による旋回流の発生に伴い外側筒状部の内周面に押し付凝縮させた水滴を、水抜き孔を経由してプロテクタの外部に除去できるので、外側筒状部と内側筒状部との側壁間に水滴が溜まることなく、内側筒状部への水滴の浸入をより確実に防止できる。

次に、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか記載のガスセンサにおいて、前記内側筒状部の側壁のうちで前記外側筒状部の内部に位置する部位には、水抜き孔が形成され、この水抜き孔は、自身の内周縁の中で前記プロテクタの軸方向の先端側に位置する先端側端縁が、前記外側筒状部の側壁の最も先端側に位置する前記外壁ガス導入口の内周縁の中で前記プロテクタの軸方向の後端側に位置する後縁側端縁よりも、前記プロテクタの軸方向の先端側に位置するように形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載のガスセンサによれば、内側筒状部の側壁のうちで外側筒状部の内部に位置する部位には、水抜き孔が形成され、この水抜き孔は、自身の内周縁の中でプロテクタの軸方向の先端側に位置する先端側端縁が、外側筒状部の側壁の最も先端側に位置する外壁ガス導入口の内周縁の中でプロテクタの軸方向の後端側に位置する後縁側端縁よりも、プロテクタの軸方向の先端側に位置するように形成されているので、外壁ガス導入口から導入した被測定ガスのうち、ガイド体による旋回流の発生に伴い外側筒状部の内周面に押し付けて凝縮させた水滴を、水抜き孔を経由して内側筒状部内の排出口に導きプロテクタの外部に除去できる。

また、請求項６に記載のガスセンサによれば、水抜き孔が内側筒状部の側壁に形成されているので、プロテクタの軸（図７中のＺ）がプロテクタの周囲を流れる被測定ガスの流れる方向（図７中のＱ方向）に対向して鈍角になるように（図７中のＺ１のように）傾斜して取り付けられた際に、水抜き孔からプロテクタの周囲を流れる被測定ガスが流入することなく、プロテクタ内の被測定ガスの置換を良好に維持できる。

また、請求項６に記載のガスセンサによれば、水抜き孔の内周縁の先端側端縁が、外壁ガス導入口の内周縁の後縁側端縁よりも、プロテクタの軸方向の先端側に位置するように形成されているので、水抜き孔が内壁ガス導入口に向かう被測定ガスの流れを妨げることなく、被測定ガス中のガス成分を検出する応答速度を良好に維持できる。

尚、請求項６に記載のガスセンサにおいて、水抜き孔による水抜き効果をより高めるべく、水抜き孔は、自身の先端側端縁が、外壁ガス導入口の内周縁の先端側端縁よりも、プロテクタの軸方向の先端側に位置することが好ましい。また、この内側筒状部の側壁に形成される水抜き孔の内周縁の先端側端縁は、前記外側筒状部の底壁における挿通孔の内側開口端縁を基準にして、プロテクタの軸方向後端側に向かって２ｍｍ以内に形成されることが、良好な水抜きを行う上で好ましい。

次に、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のガスセンサにおいて、前記水抜き孔の内周縁の後端側端縁に一端が連結され、他端が、該水抜き孔の後端側端縁から当該プロテクタの先端側に向かって当該プロテクタの径方向の中心に近づくように傾斜して延出された第二のガイド体を備えたことを特徴とする。

請求項７に記載のガスセンサによれば、水抜き孔の内周縁の後端側端縁に一端が連結され、他端が、水抜き孔の後端側端縁からプロテクタの先端側に向かってプロテクタの径方向の中心に近づくように傾斜して延出された第二のガイド体を備えているので、水抜き孔から内側筒状部内に流入した水のガス検出素子側に向かう流れを抑制し、ガス検出素子に水分が付着することを防止できる。

次に、請求項８に記載の発明は、請求項６に記載のガスセンサにおいて、前記内側筒状部の側壁の一部において、前記プロテクタの軸方向に対して交差する切り目を設け、この切り目からプロテクタの軸方向の後端側の部位が前記内側筒状部の側壁に連なる形態で径方向の内側に向かって突出されることにより、前記プロテクタの軸方向に延設された第２のガイド体と前記水抜き孔が構成されることを特徴とする。

請求項８に記載のガスセンサによれば、内側筒状部の側壁に切り目を設け、この切り目からプロテクタの軸方向の後端側の部位が内側筒状部の側壁に連なる形態で径方向の内側に向かって突出することにより、プロテクタの軸方向に延設された第２のガイド体と水抜き孔が形成されているので、水抜き孔を通過する水が効果的に内側筒状部の排出口に導かれることになり、ガス検出素子に水分が付着することを防止できる。

次に、請求項６乃至請求項８の何れか記載のガスセンサに記載のガスセンサは、請求項９に記載の発明のように、前記内側筒状部の側壁には、水抜き孔が複数形成され、該複数の水抜き孔の総開口面積は、前記複数の内壁ガス導入口の総開口面積よりも小さいことが好ましい。その理由は、複数の水抜き孔の総開口面積が複数の内壁ガス導入口の総開口面積よりも大きいと、複数の水抜き孔から内側筒状部内に流入する被測定ガスが増え、複数の内壁ガス導入口へ向かう被測定ガスの流れが低減し、被測定ガス中のガス成分を検出する応答速度を損なうおそれがあるからである。

次に、請求項１乃至請求項９の何れか記載のガスセンサには、請求項１０に記載の発明のように、前記ガイド体は、前記外壁ガス導入口の端部から延出する角度が、外側筒状部の外周の接線に対し、内側に向け、３５°以上７０°以下の範囲内になるように、形成されていることが好ましい。その理由は、外壁ガス導入口の端部から延出する角度が３５°未満であると、外壁ガス導入口からのガス導入量自体が低減することがあり、また、ガイド体による内壁ガス導入口への被測定ガスの上昇効果も小さくなり、被測定ガス中のガス成分を検出する応答速度を損なうおそれがあるからである。一方、外壁ガス導入口の端部から延出する角度が７０°を越えると、被測定ガスを旋回する機能が損なわれ、被測定ガス中の水滴とガス成分とを十分に分離できず、水滴が混じりあった被測定ガスが内壁ガス導入口から内側筒状部内に流入し、ガス検出素子を水滴の付着から保護する機能が損なわれるからである。

尚、ガイド体は、外側筒状部の周囲に略均等に複数備えられ、その数は６個以上が好ましい。その理由は、ガイド体の数が６個よりも少ないと、プロテクタの周囲を流れる被測定ガスに対して対向するガイド体の位置がプロテクタの円周方向にずれると、外壁ガス導入口から流入しガイド体によって内側筒状部の周面を旋回させられる被測定ガスの旋回速度が低下し、被測定ガス中のガス成分を検出する応答速度を損なうからである。またガイド体の数の上限値は、外側筒状部の剛性を損なわない範囲で設定すればよい。

以下、本発明の実施例を図面とともに説明する。

図１は本発明が適用された本発明が適用された実施例１のガスセンサの構成を表す断面図、図２は本実施例１の内側筒状部の形状を表す半断面図、図３は本実例１の外側筒状部の形状を表す半断面図と図中のＢ−Ｂ断面図である。

図１〜３において、１はガスセンサであり、このガスセンサ１には、先端側（図中下側）に被測定ガスに接触させるガス接触部を有するガス検出素子２と、先端からガス接触部を突き出させた状態でガス検出素子２を把持する筒状のケース３と、ガス検出素子２のガス接触部周囲を覆うように、ケース３の先端側外周に固定された有底筒状のプロテクタ４とが備えられている。

図１に示すように、ガス検出素子２は、ケース３の先端側より配置されるセラミックホルダー５２、タルク粉末５３、セラミックスリーブ５４を介してケース３に固定されている。また、ケース３の後端側外周には、外筒５５が溶接等により固定されている。また、外筒５５の後端側の内側には、ガス検出素子２との電気的接続を、リードフレーム５１を介して外部と行うためのリード線５６が挿通されるセラミックセパレータ５７とグロメット５９とが配置されている。なお、セラミックセパレータ５７は、軸線方向の略中央の外周面に外向きに突出するフランジ部５８が形成され、このフランジ部５８が外筒５５において内向きに突出する形態で形成された外側支持部６０により支持されている。また、グロメット５９は、外筒５５の内側に弾性的に嵌入されている。

プロテクタ４は、内側筒状部６と、この内側筒状部６の外側に空隙８を介し同軸状に配置した外側筒状部７とから成り、二重構造に形成されている。
外側筒状部７の側壁１２には、被測定ガスを空隙８に導入するために、内側に向けて延出するガイド体１０を付設した外壁ガス導入口１３が、円周における４５°間隔で複数（具体的には８個）形成されている（図３（ｂ）参照）。このガイド体１０は外側筒状部７の外周の接線に対し、内側に向けて略４５度に曲げ加工して形成されている。また、ガイド体１０は、外側筒状部７の側壁１２を、図３に示すごとく、コ字状に切り欠いて、その切り欠け片を曲げ加工することにより形成される。このガイド体１０は、被測定ガスを内側筒状部６の外周面を取り囲む状態で旋回流を生じさせる機能を有し、この旋回流に伴い発生する慣性力により、相対的に重い水滴と相対的に軽いガス成分とが分離されることになる。

内側筒状部６の側壁９には、被測定ガスをガス検出素子２周囲に導入するために、内壁ガス導入口１１が、外壁ガス導入口１３よりもケース３に近傍する位置に、ガス検出素子２に対向するように形成されている。また、この内壁ガス導入口１１は、外壁ガス導入口１３に対して、円周方向において２２．５°ずらして配置され、円周における４５°間隔で複数（具体的には８個）形成されている。外壁ガス導入口１３に対向する位置における内側筒状部６の側壁９の外周面は、外側筒状部７の側壁１２の外周面と平行に形成されている。

そして、このガスセンサ１は、内側筒状部６が有底筒状に形成されると共に、外側筒状部７が有底筒状に形成され、外側筒状部７の底壁１６に設けた挿通孔２５（図３（ａ）参照）に内側筒状部６が挿通され、この外側筒状部７の底壁１６より先端側に内側筒状部６の底壁１７が突き出され、この内側筒状部６の底壁１７に排出口１５が形成されている。つまり、内側筒状部６の底壁１７が、プロテクタ４の最先端側に位置する底壁となる。尚、排出口１５の開口面積は、底壁１７の面積に対して４分の１の大きさに形成されている。

また、外側筒状部７の底壁１６よりも先端側に突き出した内側筒状部６の側壁９は、先端側に向かって小径となるようにテーパ２２を付けて形成されている。テーパ２２の角度は、底壁１７このテーパ２２と交わる外角において４５°となるように設定されている。

以下に、前記ガスセンサ１の、被測定ガス中の特定ガス成分を検出する応答速度試験を行った結果について、図を用いて説明する。尚、本発明の実施形態の効果を確認するために、比較例とともに比較試験を行った。

図４は実施形態と比較例との応答性を比較した応答速度比較図、図５は応答速度比較試験に用いた同実施形態と比較例のプロテクタの形状を表す図である。
まず、図５を用いて、応答速度比較試験に用いたガスセンサのプロテクタの構成を簡単に説明する。

図５において、（Ａ）は実施例１のプロテクタの断面図、（Ｂ）は第１の比較例のプロテクタの断面図、（Ｃ）は第２の比較例のプロテクタの断面図である。
（Ａ）に示すように、実施例１のプロテクタは、上述した構成を有し、外側筒状部７の側壁９の先端を基準にして、プロテクタ４の軸方向の先端側に内側筒状部６の底壁１７が約３ｍｍ突き出し、この底壁１７に排出口１５が形成されている。そして、外側筒状部７の側壁には内側に向けて延出するガイド体１０が付設された複数の外壁ガス導入口１３が形成されている。

（Ｂ）に示すように、第１の比較例のプロテクタは、外側筒状部４１内に内側筒状部４０が収納され、内側筒状部４０と外側筒状部４１の夫々に排出口４２、４３が形成され、内側筒状部４０の排出口４２から排出された被測定ガスが、一旦内側筒状部４０と外側筒状部４１との空隙４６に排出されてから外側筒状部４１の排出口４３から排出されるように形成されている。そして、外側筒状部４１の側壁には内側に向けて延出するガイド体１０を付設した複数（具体的には８個）の外壁ガス導入口１３（ガイド体１０は外側筒状部４１の外周の接線に対し、内側に向けて４５°に形成）が形成されている。また、外壁ガス導入口１３よりも後端側に位置するように、内壁ガス導入口１１が複数（具体的には８個）形成されている。尚、実施例１と第１の比較例において、外壁ガス導入口１３と内壁ガス導入口１１の開口面積は略等しく設定されている。

（Ｃ）に示すように、第２の比較例のプロテクタは、第１の比較例の構成において、複数のガイド体１０を除いて形成されている。
これらのプロテクタの備えたガスセンサを内径が５０ｍｍの排気管内に突き出すように取り付け、次いで、ガスバーナを用いてプロパンガスを燃焼させて排気管内に２．５ｍ／ｓｅｃ．の流速で燃焼ガスを噴射した。このとき、ガスバーナの噴射開始の０〜２秒間は、空気の過剰率λを０．９５とし、２秒間経過後に空気の過剰率λを１．０５に切り換えて試験を行った。

図４において、横軸はガスバーナによる燃焼ガスの噴射時間、縦軸はガス成分を検出した出力値である。ここでは、０〜２秒間における平均出力値を０％、１８秒から２０秒間における平均出力値を１００％として表した。そして、１００％の出力値にいたるまでの推移をグラフで表した。

図４に示すＡは実施例１のプロテクタによる特性、Ｂは第１の比較例のプロテクタによる特性、Ｃは第２の比較例のプロテクタによる特性である。
実施例１のプロテクタによる特性Ａは、第１の比較例のプロテクタによる特性Ｂ、第２の比較例のプロテクタによる特性Ｃに比べて、出力値が速やかに１００％に至っており、被測定ガスのガス成分を検出する応答性が優れていることが判る。

また、第１の比較例のプロテクタは、実施例１に比べると、内側筒状部４０の排出口４２が外側筒状部４１の内側にあって、内側筒状部４０の排出口４２から排出された被測定ガスと外側筒状部４１の外壁ガス導入口１３から導入された被測定ガスとが混ざり合う空隙４６が形成されているため被測定ガスのガス成分を検出する、応答性が劣っていることが判る。

また、第２の比較例は、第１の比較例と比較すると、外側筒状部４４の外壁ガス導入口４５にガイド体１０を付設していないので、被測定ガスのガス成分を検出する応答性が劣っていることが判る。

次に、実施例１のガスセンサを用い、外壁ガス導入口１３から延出するガイド体１０の角度（図３中のθ）を、外側筒状部７の外周の接線に対し２５°から７０°の範囲内で変化させ、前述の応答速度試験と同様に、被測定ガス中の特定ガス成分を検出する応答速度試験を行った結果を説明する。図９（ａ）は、応答速度試験においてガイド体１０の角度（θ）を変化させ、出力値が５０％にいたるまでの時間を測定した応答速度比較図である。

図９（ａ）に示すように、外壁ガス導入口１３から延出するガイド体１０の角度（図３中のθ）が３５°以上であれば、５０％の出力値に至るまでの時間が０．２秒以下であって、応答性が良好であることが判る。一方、外壁ガス導入口１３から延出するガイド体１０の角度（図３中のθ）が３５°未満の際には、５０％の出力値にいたるまでの時間が長くなることが判る。

次に、実施の例１、比較例１、比較例２のプロテクタについて、被測定ガス中に含まれる水分を除去する効果を被耐水性試験によって確認した。図１０はガスセンサの被耐水性試験の方法を示す略図である。

被耐水性試験は、ガスセンサを内径５０ｍｍの排気管内に突き出すように取り付け、次いで、図１０に示すように、この排気管内において、水滴７１をガスセンサ１に向けてノズル７０から０．２ＭＰａの噴射圧で噴射するとともに、３ｍ／秒の流速で５秒間送風した後５秒間止めることを３回繰り返して行った。また、この際、ガスセンサ１の軸Zに対し、２０°傾けて水蒸気７１を噴射した。また、試験に用いるガスセンサ１として、底壁１７の面積を１とすると、排出口１５の開口面積が０．０３、０．１１、０．２６、０．５１の比を有するものを準備した。そして、被耐水性試験の直後に、プロテクタ内のガス検出素子２の外観を観察して水滴付着の有無を確認した結果、実施例１において排出口１５の開口面積が０．０３、０．１１、０．２６、の比になるものは、ガス検出素子２に水滴の付着が無く良好であったが、一方、比較例２のプロテクタを用いたガスセンサは、ガス検出素子２に水滴の付着が確認された。そのため、プロテクタの外壁ガス導入口１３にガイド体１０を付設することにより、被測定ガス中の水分を除去でき、ガス検出素子２に対して水滴の付着を防止できることが判る。また、実施例１において排出口１５の開口面積が０．５１の比を有するものには、僅かにガス検出素子２に水滴の付着が確認された。そのため、ガス検出素子２に対して水滴の付着を防止するためには、底壁１７の面積に対して排出口１５の開口面積を２分の１以下（０．５以下）にすると良いことが判る。

次に、実施例１のガスセンサを用い、外壁ガス導入口１３の端部から延出するガイド体１０の角度（図３中のθ）を３５°、４５°、７０°、９０°に変化させ、前記と同様に、被測定ガス中に含まれる水分を除去する効果を被耐水性試験によって確認した。試験の結果、ガイド体１０の角度（図３中のθ）が３５°から７０°の範囲では、ガス検出素子２に水滴の付着が殆ど無く良好であったが、一方、ガイド体１０の角度（図３中のθ）が９０°のものは、ガス検出素子２に水滴の付着が確認された。そのため、ガイド体１０の角度（図３中のθ）が７０°を越えると、ガイド体１０の被測定ガスを旋回する機能が損なわれ、被測定ガス中の水滴とガス成分とを十分に分離できず、水滴が混じりあった被測定ガスが内壁ガス導入口１１から内側筒状部６内に流入し、ガス検出素子２を水滴の付着から保護する機能が損なわれることが判る。

次に、図６を用いて、本発明のガスセンサの実施例２について説明する。尚、本実施例２におけるガスセンサは基本的に実施例１で表したガスセンサと同じ構成なので共通と成る構成部分には同一符号を付し詳細な説明は省略し、特徴と成る部分について説明する。

図６において、ガスセンサ２７は、内側筒状部２８とこの内側筒状部２８の外側に空隙８を介し同軸状に配置された外側筒状部２９とから成る二重構造のプロテクタ５が備えられている。

そして、外側筒状部２９は、内側筒状部２８の端部（先端部）１６よりも先端側に配置された第１底壁１９と、この第１底壁１９よりも先端側に配置される第２底壁３２とを有し、第２底壁３２に排出口１５が形成され、第１底壁１９と第２底壁３２とを連結する連結側壁が、先端側に向かって小径となるようにテーパ３１を付けて形成されている。つまり、外側筒状部２９の第２底壁３２が、プロテクタ５の最先端側に位置する底壁となる。

また、外壁ガス導入口１３に対向する位置における内側筒状部２８の側壁２５の外周面を、内壁ガス導入口１１から端部１６の範囲までプロテクタ５の第２底壁３２に向かう軸方向に径が大きくなる斜面状となるように形成されている。

また、内側筒状部２８の側壁２５の外周面よりも径方向の外側に位置する第１底壁１９に複数の水抜き孔２０が形成されている。尚、内側筒状部２８の端部１６は、外側筒状部２９の第１底壁１９に当接している。

次に、図７を用いて、本発明のガスセンサの実施例３について説明する。図７（ａ）は本発明が適用された実施例３のガスセンサの構成を表す断面図であって、図７（ｂ）は図（ａ）中のＹ−Ｙ断面図である。尚、本実施例３におけるガスセンサは基本的に実施例１で表したガスセンサと同じ構成なので共通と成る構成部分には同一符号を付し詳細な説明は省略し、特徴と成る部分について説明する。

図７（ａ）に示すように、ガスセンサ１Ａは、内側筒状部６の側壁に、第二の水抜き孔６１が形成されている。第ニの水抜き孔６１は、第ニの水抜き孔６１の内周縁の先端側端縁６１ａが、外壁ガス導入口１３の内周縁の後端側端縁１３ａよりも（より詳細には、外壁ガス導入口１３の内周縁の先端側端縁１３ｂよりも）、プロテクタ４の軸Ｚ方向において先端側に形成されている。尚、水抜き孔６１の先端側端縁６１ａは、外側筒状部７の底壁１７の挿通孔の内側（後端側）開口端縁を基準にして、プロテクタ４の軸Ｚ方向に向かって１．５ｍｍの位置に形成されている。また、外側筒状部７の底壁よりも先端側に突き出した内側筒状部６の側壁にプロテクタ４の底面に向かって自身の外径が小径となるようにテーパ２２が付けられると共に、外側筒状部７の底壁を、その外径がプロテクタ４の先端に向かって小径となるようにテーパ６２が付けられている。

また、図７（ｂ）に示すように、第二の水抜き孔６１は、内側筒状部６の側壁の円周方向に沿って、６０°間隔で６個形成されている。
また、複数の第二の水抜き孔６１の総開口面積が複数の内壁ガス導入口１１の総開口面積よりも小さくなるように形成されている。

次に、実施例３のガスセンサ１Ａを用い、複数の第二の水抜き孔６１の総開口面積を変化させ、被測定ガス中の特定ガス成分を検出する前述と同様の応答速度試験を行った結果を説明する。図９（ｂ）は、応答速度試験において第二の水抜き孔６１の総開口面積を変化させ、出力値が５０％にいたるまでの時間を測定した応答速度比較図である。試験に用いるガスセンサ１Ａとして、複数の内壁ガス導入口１１の総開口面積を１とすると、複数の第二の水抜き孔６１の総開口面積が０．５、１．０、２．０の比になるものを準備した。

図９（ｂ）に示すように、内壁ガス導入口１１の総開口面積１に対して第二の水抜き孔６１の総開口面積が０．５以下であれば、出力値が５０％にいたるまでの時間が０．２秒以下であって良好な結果が得られ、一方、内壁ガス導入口１１の総開口面積１に対して第二の水抜き孔６１の総開口面積が０．５を越えると、ガス成分の出力値が５０％に至るまでの時間が長くなることが判る。

次に、図８を用いて、本発明のガスセンサの実施例４について説明する。図８（ａ）は本発明が適用された実施例４のガスセンサの構成を表す断面図であって、図８（ｂ）は図８（ａ）中のＹ−Ｙ断面図である。尚、本実施例４におけるガスセンサは基本的に実施例１で表したガスセンサ１と同じ構成なので共通と成る構成部分には同一符号を付し詳細な説明は省略し、特徴と成る部分について説明する。

図８（ａ）に示すように、ガスセンサ１Ｂは、内側筒状部６の側壁に、第二の水抜き孔６３が形成されている。第ニの水抜き孔６３は、第ニの水抜き孔６３の内周縁の先端側端縁６３ａが、外壁ガス導入口１３の内周縁の後端側端縁１３ａよりも（より詳細には外壁ガス導入口１３の内周縁の先端側端縁１３ｂよりも）、プロテクタ４の軸Ｚ方向において先端側に形成されている。

第ニの水抜き孔６３には、第二の水抜き孔６３の後端側端縁６３ｂに一端が連結され、他端が、第二の水抜き孔６３の後端側端縁６３からプロテクタ４の先端側に向かってプロテクタ４の径方向の中心に近づくように傾斜して延出され第二のガイド体６４が備えられている。

また、図８（ｂ）に示すように、第二の水抜き孔６３は、内側筒状部６の側壁の円周方向に沿って、６０°間隔で６個形成されている。

次に、図１１を用いて、本発明のガスセンサの実施例５について説明する。図１１（ａ）は本発明が適用された実施例５ガスセンサの構成を表す断面図であって、図１１（ｂ）は内側筒状部６の斜視図である。尚、本実施例５におけるガスセンサは基本的に実施例１で表したガスセンサと同じ構成なので共通と成る構成部分には同一符号を付し詳細な説明は省略し、特徴と成る部分について説明する。

図１１（ａ）に示すように、ガスセンサ１Ｃは、内側筒状部６の側壁に、第二の水抜き孔６５が形成されている。第二の水抜き孔６５の内周縁の先端側端縁６５ａが、外壁ガス導入口１３の内周縁の後端側端縁１３ａよりも（より詳細には外壁ガス導入口１３の内周縁の先端側端縁１３ｂ）、プロテクタ４の軸Ｚ方向において先端側に形成されている。

また、このガスセンサ１Ｃでは、外側筒状部７の内側に位置する内側筒状部６の側壁６の一部において、プロテクタ４の軸Ｚ方向に対し直交する向きの切れ目を設け、この切り目からプロテクタ４の軸Z方向の後端側の部位が内側筒状部６の側壁に連なる形態で径方向の内側に向かって湾曲状に突出されることにより、図１１（ｂ）に示すように、プロテクタ４の軸Ｚ方向に延設された第２のガイド体６６と第二の水抜き孔６５を構成している。尚、この第二の水抜き孔６５は、内側筒状部６の側壁の円周方向に沿って、６０°間隔で６個形成されている。

以下に、前記の構成を有する実施例１〜実施例５のガスセンサの作用効果を記載する。
本発明の実施例によるガスセンサ１、２７、１Ａ、１Ｂ、１Ｃによれば、被測定ガスが内側筒状部６、２８の内壁ガス導入口１１に向かって速やかに流れ、プロテクタ４、５内の被測定ガスの置換を良好にし、被測定ガス中のガス成分を検出する応答速度と検出精度を向上できる。

また、本発明の実施例によるガスセンサ１、２７、１Ａ、１Ｂ、１Ｃによれば、外壁ガス導入口１３から導入された被測定ガスと内側筒状部６、２８の内部から排出口１５に向かう被測定ガスがプロテクタ４、５内で混合することがなく、被測定ガスの置換が良好にし、被測定ガスのガス成分を検出する応答速度と検出精度を向上できる。

また、実施例２によるガスセンサ２７によれば、外壁ガス導入口１３から被測定ガスとともに流入し内側筒状部２８と外側筒状部２９との間隙８内で凝縮した水分を第１底壁１９の水抜き孔２０を経由してプロテクタ５の外部に除去できるので、ガス検出素子２への水滴付着をより確実に防止できる。

また、本発明の実施例によるガスセンサ１、２７、１Ａ、１Ｂ、１Ｃによれば、外壁ガス導入口１３の端部から延出するガイド体１０の角度θが、外側筒状部７、２９の外周の接線に対し、内側に向け、３５°以上７０°以下の範囲内となるように形成されているので、被測定ガスを内側筒状部６、２８の内壁ガス導入口１１に速やかに導くことができ、優れた応答速度を維持でき、且つ、ガス検出素子２を水滴の付着から保護することができる。

また、実施例３〜実施例５によるガスセンサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃによれば、内側筒状部６の側壁に、第二の水抜き孔６１、６３、６５が形成され、第ニの水抜き孔６１、６３、６５は、第ニの水抜き孔６１、６３、６５の先端側端縁６１ａ、６３ａ、６５ａが、外壁ガス導入口１３の内周縁の後縁側端縁１３ａよりも、プロテクタ４の軸Z方向の先端側に位置するように形成されているので、外壁ガス導入口１３から導入した被測定ガスのうち、ガイド体１０による旋回流の発生に伴い外側筒状部７の内周面に押し付けて凝縮させた水滴を、第二の水抜き孔を６１ａ、６３ａ、６５ａを経由して内側筒状部６内に導き、排出口１５を介してプロテクタ４の外部に除去できる。

また、実施例３〜実施例５によるガスセンサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃによれば、第二の水抜き孔６１、６３、６５が内側筒状部６の側壁に形成されているので、プロテクタ４の軸Ｚがプロテクタ４の周囲の被測定ガスの流れる方向（図７中のＱ方向）に対向して鈍角になるように（図７中のＺ１のように）傾斜して取り付けられた際に、第二の水抜き孔６１、６３、６５から被測定ガスが容易に流入することなく、プロテクタ４内の被測定ガスの置換を良好に維持できる。

尚、本発明は、前記の実施例に限定されることなく、種々の態様をとることができる。
例えば、排出口１５の形状は、プロテクタ４、５の底壁１７、３２の厚み分の孔形状としたが、さらにこの孔をバーリング加工などして外側に突き出すようにしても良い。

また、実施例２のガスセンサ２７において、外壁ガス導入口１３に対向する内側筒状部２８の側壁２５を、内壁ガス導入口１１から端部１６までの斜面状となるように形成したが、少なくとも外壁ガス導入口１３に対向する外周面の範囲が斜面状であれば良い。

また、内側筒状部６の側壁９は、外側筒状部７の挿通孔２５の端面に密着するように挿入しても良く、あるいは実質的に被測定ガスが外側筒状部７内に流入しない程度に僅かな間隙を形成しても良い。

また、内側筒状部２８の側壁２５の端部１６は、外側筒状部２９の第１底壁１９に密着しても良く、あるいは水抜きのために僅かな間隙を形成してもよい。

本発明が適用された実施例１のガスセンサの構成を表す断面図である。 同実施例の内側筒状部の形状を表す半断面図である。 同実施例の外側筒状部の形状を表す半断面図とこのＢ−Ｂ断面図である。 実施例と比較例との応答性を比較した応答速度比較図である。 応答速度比較試験に用いた同実施例と比較例のプロテクタの形状を表す図である。 本発明が適用された実施例２のガスセンサの構成を表す断面図である。 図（ａ）は本発明が適用された実施例３のガスセンサの構成を表す断面図であって、図（ｂ）は図（ａ）中のＹ−Ｙ断面図である。 図（ａ）は本発明が適用された実施例４のガスセンサの構成を表す断面図であって、図（ｂ）は図（ａ）中のＹ−Ｙ断面図である。 図９（ａ）は、応答速度試験においてガイド体の角度を変化させ、ガス成分の出力値が５０％に出力値が５０％にいたるまでの時間を測定した応答速度比較図、図９（ｂ）は、応答速度試験において複数の第二の水抜き孔の総開口面積を変化させ、ガス成分の出力値が５０％にいたるまでの時間を測定した応答速度比較図である。 ガスセンサの被耐水性試験の方法を示す略図である。 図１１（ａ）は本発明が適用された実施例５ガスセンサの構成を表す断面図であって、図１１（ｂ）は内側筒状部の斜視図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ、２７…ガスセンサ、２…ガス検出素子、３…ケース、４，５…プロテクタ、６，２８，４０…内側筒状部、７，２９，４１，４４…外側筒状部、８，４６…空隙、９，１２，２５，２６…側壁、１０…ガイド体、１１…内壁ガス導入口、１３，４５…外壁ガス導入口、１３ａ…後縁側端縁、１５，４２，４３…排出口、１６…端部、１７…内側筒状部の底壁、１９…第１底壁、２０…水抜き孔、２２，３１…テーパ、２５…挿通孔、３２…第２底壁、５１…リードフレーム、５２…セラミックホルダー、５３…タルク粉末、５４…セラミックスリーブ、５５…外筒、５６…リード線、５７…セラミックセパレータ、５８…フランジ部、５９…グロメット、６０…外側支持部、６１，６３，６５…第二の水抜き孔、６１ａ，６３ａ，６５ａ…先端側端縁、６３ｂ…後端側端縁、６４，６６…第二のガイド体。

Claims (10)

1. 軸方向に延びると共に、先端部に被測定ガスに接触させるガス接触部を有するガス検出素子と、
   前記ガス接触部を先端から突き出させた状態で前記ガス検出素子の径方向周囲を取り囲むケースと、
   前記ガス検出素子の前記ガス接触部を覆うように、前記ケースに固定させた有底筒状のプロテクタと、
   を備えたガスセンサであって、
   前記プロテクタは、内側筒状部と、この内側筒状部の側壁に空隙を介し同軸状に配置した外側筒状部とを備え、前記内側筒状部によって当該プロテクタの最先端側に位置する底壁を形成し、
   前記外側筒状部の側壁に、被測定ガスを前記空隙に導入するために、内側に向けて延出するガイド体を付設した複数の外壁ガス導入口を形成し、
   前記内側筒状部の側壁に、被測定ガスを前記ガス接触部の周囲に導入するために、前記外壁ガス導入口よりも前記ケースの近傍に配置した複数の内壁ガス導入口を形成し、且つ、前記外壁ガス導入口に対向する位置における内側筒状部の側壁の外周面を、前記外側筒状部の側壁の外周面と平行又は前記プロテクタの底壁に向かう軸方向に径が大きくなる斜面状に形成し、
   前記プロテクタの前記底壁に、前記内側筒状部の内部に導入された被測定ガスを直接当該プロテクタの外部に排出するための排出口を形成してなり、
   前記内側筒状部を有底筒状に形成すると共に、前記外側筒状部を有底筒状に形成し、前記外側筒状部の底壁に設けた挿通孔に前記内側筒状部を挿通して、この外側筒状部の底壁より先端側に前記内側筒状部の底壁を突き出し、この内側筒状部の底壁を前記プロテクタの最先端側に位置する底壁としつつ前記排出口を形成し、
   前記外側筒状部の底壁を、自身の外径が先端側に向かって小径となるようにテーパを付け、
   前記外側筒状部の底壁よりも先端側に突き出す前記内側筒状部の側壁を、自身の外径が先端側に向かって小径となるようにテーパを付けて形成し、
   さらに、排出口の開口面積が、底壁の面積に対して２分の１以下から５０分の１以上の範囲にある
   ことを特徴とするガスセンサ。
2. 前記内側筒状部の上記テーパの角度は、当該内側筒状部の底壁とこのテーパとの交わる外角をβとしたときに、３０°≦β≦６０°の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記外側筒状部の底壁から突き出してテーパを有する前記内側筒状部の突き出し寸法は、１ｍｍ〜５ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。
4. 軸方向に延びると共に、先端部に被測定ガスに接触させるガス接触部を有するガス検出素子と、
   前記ガス接触部を先端から突き出させた状態で前記ガス検出素子の径方向周囲を取り囲むケースと、
   前記ガス検出素子の前記ガス接触部を覆うように、前記ケースに固定させた有底筒状のプロテクタと、
   を備えたガスセンサであって、
   前記プロテクタは、内側筒状部と、この内側筒状部の側壁に空隙を介し同軸状に配置した外側筒状部とを備え、前記外側筒状部によって当該プロテクタの最先端側に位置する底壁を形成し、
   前記外側筒状部の側壁に、被測定ガスを前記空隙に導入するために、内側に向けて延出するガイド体を付設した複数の外壁ガス導入口を形成し、
   前記内側筒状部の側壁に、被測定ガスを前記ガス接触部の周囲に導入するために、前記外壁ガス導入口よりも前記ケースの近傍に配置した複数の内壁ガス導入口を形成し、且つ、前記外壁ガス導入口に対向する位置における内側筒状部の側壁の外周面を、前記外側筒状部の側壁の外周面と平行又は前記プロテクタの底壁に向かう軸方向に径が大きくなる斜面状に形成し、
   前記プロテクタの前記底壁に、前記内側筒状部の内部に導入された被測定ガスを直接当該プロテクタの外部に排出するための排出口を形成してなり、
   前記外側筒状部を有底筒状に形成し、前記外側筒状部の底壁を前記内側筒状部よりも先端側に配置させて前記プロテクタの最先端側に位置する底壁とし、この外側筒状部の底壁に前記排出口を形成し、前記外側筒状部の底壁は、前記外側筒状部の側壁に連結する第１底壁と、この第１底壁よりも先端側に配置される第２底壁を有し、前記第２底壁に前記排出口を形成しており、前記第１底壁と前記第２壁部とを連結する連結側壁を、自身の外径が先端側に向かって小径となるようにテーパを付けて形成してなり、
   さらに、前記外側筒状部の底壁よりも後端側に位置する前記内側筒状部の先端部が、前記外側筒状部の第１底壁に当接している
   ことを特徴とするガスセンサ。
5. 前記外側筒状部の底壁のうち、前記内側筒状部の側壁の外周面よりも径方向の外側に位置する部分に少なくとも一つ以上の水抜き孔を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか記載のガスセンサ。
6. 前記内側筒状部の側壁のうちで前記外側筒状部の内部に位置する部位には、水抜き孔が形成され、
   この水抜き孔は、自身の内周縁の中で前記プロテクタの軸方向の先端側に位置する先端側端縁が、前記外側筒状部の側壁の最も先端側に位置する前記外壁ガス導入口の内周縁の中で前記プロテクタの軸方向の後端側に位置する後縁側端縁よりも、前記プロテクタの軸方向の先端側に位置するように、形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか記載のガスセンサ。
7. 前記水抜き孔の内周縁の後端側端縁に一端が連結され、他端が、該水抜き孔の後端側端縁から当該プロテクタの先端側に向かって当該プロテクタの径方向の中心に近づくように傾斜して延出された第二のガイド体、
   を備えたことを特徴とする請求項６に記載のガスセンサ。
8. 前記内側筒状部の側壁の一部において、前記プロテクタの軸方向に対して交差する切り目を設け、この切り目からプロテクタの軸方向の後端側の部位が前記内側筒状部の側壁に連なる形態で径方向の内側に向かって突出されることにより、前記プロテクタの軸方向に延設された第２のガイド体と前記水抜き孔が構成されることを特徴とする請求項６に記載のガスセンサ。
9. 前記内側筒状部の側壁には、前記水抜き孔が複数形成され、
   該複数の水抜き孔の総開口面積は、前記複数の内壁ガス導入口の総開口面積よりも小さいことを特徴とする請求項６乃至請求項８の何れか記載のガスセンサ。
10. 前記ガイド体は、
    前記外壁ガス導入口の端部から延出する角度が、外側筒状部の外周の接線に対し、内側に向け、３５°以上７０°以下の範囲内になるように、形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか記載のガスセンサ。

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