JP6623963B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、内側カバー及び外側カバーによってセンサ素子を覆うガスセンサに関する。

内燃機関の排気管内を流れる排ガス中の酸素、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の特定ガス成分の濃度を測定するために用いられるガスセンサとしては、例えば特許文献１に開示されたものがある。特許文献１のガスセンサは、センサ素子の検出部を覆う有底円筒状の内側カバーと、内側カバーを覆う有底円筒状の外側カバーとを備える。内側カバーの側壁部と外側カバーの側壁部との間、及び内側カバーの底部と外側カバーの底部との間には、測定ガスとしての排ガスが流通するガス流通部が形成されている。また、内側カバー及び外側カバーの各側壁部には、排ガスが流通する側壁孔が形成されており、内側カバー及び外側カバーの各底部には、排ガスが流通する底部孔が形成されている。外側カバーの底部孔は、内側カバーの底部孔に対向しない位置に形成されている。

特開２０１６−３８８７号公報

ところで、ガスセンサによる、測定ガス中の特定ガス成分の測定の応答性を高めるためには、測定ガスが、外側カバー及び内側カバーを通過しやすくし、センサ素子に到達しやすくすることが有効である。一方、測定ガスがセンサ素子に到達しやすくすると、測定ガスに含まれる水もセンサ素子に到達しやすくなる。センサ素子が被水すると、センサ素子に割れ等が生じるおそれがあり、耐被水性の観点からは、測定ガスがセンサ素子に到達しにくくすることが有効になる。

特許文献１においては、外側カバーの底部孔は、内側カバーの底部孔に対向しない位置に形成されているものの、様々な被水の態様に対するガスセンサの耐被水性を向上させるためには改善の余地がある。特に、センサ素子が被水するおそれがある場面としては、排気管内で冷やされて凝縮した排ガス中の水が、凝縮水として内燃機関の始動時等にガスセンサに向けて飛散する場面が想定される。

この凝縮水が飛散する場面においては、凝縮水が、外側カバーの底部における底部孔から外側カバー内に入り、さらにこの凝縮水が内側カバーの底部における底部孔に入ることが想定される。この場合、凝縮水がセンサ素子へ到達するおそれが高まることになる。そのため、ガスセンサについて、応答性を維持しつつ、耐被水性を更に向上させるためには、更なる工夫が必要とされる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、応答性を維持しつつ、耐被水性を更に向上させることができるガスセンサを提供しようとするものである。

本発明の第１態様は、酸素を含む測定ガス（Ｇ）中の特定ガス成分の濃度を測定するためのガス測定部（２１）を有するセンサ素子（２）と、
前記センサ素子を保持する絶縁碍子（３）と、
前記絶縁碍子を保持するハウジング（４）と、
前記ハウジングから突出する前記ガス測定部を覆う内側カバー（５）と、
前記内側カバーを覆う外側カバー（６）と、を備え、
前記内側カバーは、前記ハウジングに取り付けられた筒状の内側側壁部（５１）と、前記内側側壁部の端部を閉塞する内側底部（５２）とを有し、
前記内側側壁部には、前記測定ガスを流通させる内側壁孔（５１１）が形成されており、
前記内側底部には、前記測定ガスを流通させる内側底孔（５２１）が形成されており、
前記外側カバーは、前記ハウジング又は前記内側カバーに取り付けられた筒状の外側側壁部（６１）と、前記外側側壁部の端部を閉塞する外側底部（６２）とを有し、
前記外側側壁部には、前記測定ガスを流通させる外側壁孔（６１１）が形成されており、
前記外側底部には、前記外側底部の中心部において開口する貫通穴（６４）と、前記外側底部における、前記貫通穴の周りの縁部が、前記外側底部から前記内側底部に向けて屈曲して延出された延出壁部（６３）とが設けられており、
前記延出壁部には、前記内側底部に対向する延出先端（６３２）と、前記測定ガスを流通させる延出壁孔（６３１）とが形成されており、
前記内側側壁部と前記外側側壁部との間、及び前記延出壁部の内側を除く前記内側底部と前記外側底部との間には、前記測定ガスが流通するガス流通空間（６０）が形成されている、ガスセンサにある。
本発明の第２態様は、酸素を含む測定ガス（Ｇ）中の特定ガス成分の濃度を測定するためのガス測定部（２１）を有するセンサ素子（２）と、
前記センサ素子を保持する絶縁碍子（３）と、
前記絶縁碍子を保持するハウジング（４）と、
前記ハウジングから突出する前記ガス測定部を覆う内側カバー（５）と、
前記内側カバーを覆う外側カバー（６）と、を備え、
前記内側カバーは、前記ハウジングに取り付けられた筒状の内側側壁部（５１）と、前記内側側壁部の端部を閉塞する内側底部（５２）とを有し、
前記内側側壁部には、前記測定ガスを流通させる内側壁孔（５１１）が形成されており、
前記内側底部には、前記測定ガスを流通させる内側底孔（５２１）が形成されており、
前記外側カバーは、前記ハウジング又は前記内側カバーに取り付けられた筒状の外側側壁部（６１）と、前記外側側壁部の端部を閉塞する外側底部（６２）とを有し、
前記外側側壁部には、前記測定ガスを流通させる外側壁孔（６１１）が形成されており、
前記外側底部には、前記内側底部に向けて延出された延出壁部（６３）が設けられており、
前記延出壁部には、前記測定ガスを流通させる延出壁孔（６３１）が形成されており、
前記内側側壁部と前記外側側壁部との間、及び前記延出壁部の内側を除く前記内側底部と前記外側底部との間には、前記測定ガスが流通するガス流通空間（６０）が形成されており、
前記延出壁部の延出先端（６３２）は、前記内側底部に接触しており、
前記延出壁部の延出先端と前記内側底部との接触によって、前記内側カバーに対する前記外側カバーの、前記内側カバー及び前記外側カバーの中心軸線（Ｏ）の方向である軸線方向（Ｘ）の位置決めがなされている、ガスセンサにある。
本発明の第３態様は、酸素を含む測定ガス（Ｇ）中の特定ガス成分の濃度を測定するためのガス測定部（２１）を有するセンサ素子（２）と、
前記センサ素子を保持する絶縁碍子（３）と、
前記絶縁碍子を保持するハウジング（４）と、
前記ハウジングから突出する前記ガス測定部を覆う内側カバー（５）と、
前記内側カバーを覆う外側カバー（６）と、を備え、
前記内側カバーは、前記ハウジングに取り付けられた筒状の内側側壁部（５１）と、前記内側側壁部の端部を閉塞する内側底部（５２）とを有し、
前記内側側壁部には、前記測定ガスを流通させる内側壁孔（５１１）が形成されており、
前記内側底部には、前記測定ガスを流通させる内側底孔（５２１）が形成されており、
前記外側カバーは、前記ハウジング又は前記内側カバーに取り付けられた筒状の外側側壁部（６１）と、前記外側側壁部の端部を閉塞する外側底部（６２）とを有し、
前記外側側壁部には、前記測定ガスを流通させる外側壁孔（６１１）が形成されており、
前記外側底部には、前記内側底部に向けて延出された延出壁部（６３）が設けられており、
前記延出壁部には、前記測定ガスを流通させる延出壁孔（６３１）が形成されており、
前記内側側壁部と前記外側側壁部との間、及び前記延出壁部の内側を除く前記内側底部と前記外側底部との間には、前記測定ガスが流通するガス流通空間（６０）が形成されており、
前記延出壁部は、前記内側カバー及び前記外側カバーの中心軸線の周りの周方向（Ｃ）に沿って設けられており、
前記延出壁部における前記延出壁孔は、前記延出壁部の前記周方向の複数箇所において、前記延出壁部の延出先端に形成された切欠き溝からなる、ガスセンサにある。
本発明の第４態様は、酸素を含む測定ガス（Ｇ）中の特定ガス成分の濃度を測定するためのガス測定部（２１）を有するセンサ素子（２）と、
前記センサ素子を保持する絶縁碍子（３）と、
前記絶縁碍子を保持するハウジング（４）と、
前記ハウジングから突出する前記ガス測定部を覆う内側カバー（５）と、
前記内側カバーを覆う外側カバー（６）と、を備え、
前記内側カバーは、前記ハウジングに取り付けられた筒状の内側側壁部（５１）と、前記内側側壁部の端部を閉塞する内側底部（５２）とを有し、
前記内側側壁部には、前記測定ガスを流通させる内側壁孔（５１１）が形成されており、
前記内側底部には、前記測定ガスを流通させる内側底孔（５２１）が形成されており、
前記外側カバーは、前記ハウジング又は前記内側カバーに取り付けられた筒状の外側側壁部（６１）と、前記外側側壁部の端部を閉塞する外側底部（６２）とを有し、
前記外側側壁部には、前記測定ガスを流通させる外側壁孔（６１１）が形成されており、
前記外側底部には、前記内側底部に向けて延出された延出壁部（６３）が設けられており、
前記延出壁部には、前記測定ガスを流通させる延出壁孔（６３１）が形成されており、
前記内側側壁部と前記外側側壁部との間、及び前記延出壁部の内側を除く前記内側底部と前記外側底部との間には、前記測定ガスが流通するガス流通空間（６０）が形成されており、
前記外側側壁部における、前記外側底部側の端部には、前記外側側壁部よりも縮径した外側縮径側壁部（６４）が形成されており、
前記内側側壁部と前記外側側壁部との間における前記ガス流通空間は、前記外側縮径側壁部の内周側において最も縮小している、ガスセンサにある。

前記ガスセンサにおいては、外側カバーの外側底部における孔の形成の仕方に工夫をしている。
具体的には、外側カバーの外側底部に、内側カバーの内側底部に向けて延びる延出壁部を設け、延出壁部に延出壁孔を形成している。延出壁部に延出壁孔が形成されたことにより、この延出壁孔は、内側カバー及び外側カバーの中心軸線の方向に対して交差する方向に開口する部分を有する。一方、内側カバーの内側底部における内側底孔は、内側カバー及び外側カバーの中心軸線の方向に沿って開口する。そのため、延出壁部における延出壁孔の少なくとも一部の開口方向と、内側底部における内側底孔の開口方向とが交差する。

そして、ガスセンサに向けて凝縮水等が飛散するときに、凝縮水が、延出壁部における延出壁孔から外側カバー内に入った場合でも、この凝縮水がさらに内側底部における内側底孔を通過する可能性を極めて低くすることができる。これにより、凝縮水がセンサ素子に到達しにくくすることができ、ガスセンサの耐被水性を更に向上させることができる。

また、延出壁部に延出壁孔が形成された構成により、この延出壁孔と、内側カバーの内側底部における内側底孔との間における測定ガスの流通距離を小さくすることが可能になる。これにより、ガス流通空間において、内側底孔と延出壁孔との間を測定ガスが流通しやすい状態を維持することができ、ガスセンサの応答性を高く維持することができる。

それ故、前記ガスセンサによれば、応答性を維持しつつ、耐被水性を更に向上させることができる。

実施形態１における、ガスセンサを示す断面図。 実施形態１における、ガスセンサの要部を示す図で、図４のII−II線矢視断面図。 実施形態１における、ガスセンサの要部を示す図で、図４のIII−III線矢視断面図。 実施形態１における、図２のIV−IV線矢視断面図。 実施形態１における、図２のV矢視断面図。 実施形態１における、センサ素子の軸線方向に直交する断面を示す説明図。 実施形態１における、他のガスセンサの要部を示す図で、図４のIII−III線矢視相当の断面図。 実施形態１における、他のガスセンサの要部を示す図で、図４のIII−III線矢視相当の断面図。 実施形態１における、他のガスセンサの要部を示す図で、図４のIII−III線矢視相当の断面図。 実施形態２における、ガスセンサの要部を示す断面図。 参考実施形態における、ガスセンサの要部を示す断面図。

（実施形態１）
以下に、上述したガスセンサの実施形態につき、図面を参照して説明する。
本形態のガスセンサ１は、図１に示すように、ガス測定部２１を有するセンサ素子２と、センサ素子２を挿通させて保持する絶縁碍子３と、絶縁碍子３を保持するハウジング４と、ガス測定部２１を覆う内側カバー５と、内側カバー５を覆う外側カバー６とを備える。ガス測定部２１は、ハウジング４の外部に突出しており、測定ガスＧ中の特定ガス成分の濃度を測定する部分である。

図２、図５に示すように、内側カバー５は、ハウジング４に取り付けられた筒状の内側側壁部５１と、内側側壁部５１の端部を閉塞する内側底部５２とを有する。内側側壁部５１には、測定ガスＧを流通させる内側壁孔５１１が複数形成されており、内側底部５２には、測定ガスＧを流通させる内側底孔５２１が複数形成されている。

図２〜図５に示すように、外側カバー６は、内側カバー５に取り付けられた筒状の外側側壁部６１と、外側側壁部６１の端部を閉塞する外側底部６２とを有する。外側側壁部６１には、測定ガスＧを流通させる外側壁孔６１１が複数形成されている。外側底部６２には、外側底部６２に形成された貫通穴６４の周りにおいて、内側底部５２に向けて延出された延出壁部６３が設けられている。延出壁部６３には、測定ガスＧを流通させる延出壁孔６３１が複数形成されている。

内側側壁部５１と外側側壁部６１との間、及び延出壁部６３の形成部位を除く内側底部５２と外側底部６２との間には、測定ガスＧが流通するガス流通空間６０が形成されている。なお、延出壁部６３の形成部位とは、延出壁部６３の形成によって外側カバー６の外部に配置された部位のことをいう。

次に、本形態のガスセンサ１につき、さらに詳説する。
ガスセンサ１は、車両における内燃機関の排気管内に配置されて用いられ、排気管内を流れる排ガスを測定ガスＧとして、測定ガスＧ中に含まれる特定ガス成分としての酸素又はＮＯｘ（窒素酸化物）の濃度を測定するものである。ガスセンサ１は、測定ガスＧ中の酸素の濃度を測定して、内燃機関における空燃比を検出するものとしてもよい。

図２、図４に示すように、本形態のガスセンサ１においては、センサ素子２が伸びる方向であって、内側カバー５及び外側カバー６の中心軸線Ｏの方向を軸線方向Ｘという。センサ素子２のガス測定部２１がハウジング４から突出する側を軸線方向Ｘの先端側Ｘ１といい、その反対側を軸線方向Ｘの基端側Ｘ２という。また、軸線方向Ｘの周りの方向であって、内側カバー５の内側側壁部５１及び外側カバー６の外側側壁部６１が形成された方向を周方向Ｃという。

（センサ素子２）
図６に示すように、センサ素子２は、酸素イオン伝導性を有する板状の固体電解質体２２と、固体電解質体２２の両主面２２１，２２２に配置された複数の電極２３とを有する。センサ素子２の内部には、固体電解質体２２の一方の主面２２１に接し、測定ガスＧが導入される測定ガス室２４と、固体電解質体２２の他方の主面２２２に接し、基準ガスＡとしての大気が導入される基準ガス室２５とが形成されている。

ガス測定部２１には、測定ガス室２４へ測定ガスＧを導入するためのガス導入部２７が形成されている。また、ガス測定部２１は、センサ素子２における、測定ガス室２４内及び基準ガス室２５内に複数の電極２３が配置された位置に形成されている。ガス導入部２７には、測定ガス室２４への測定ガスＧの流れの律速を形成するための多孔質の拡散抵抗層２７１が配置されている。また、基準ガスＡは、センサ素子２の基端部からガス測定部２１へと導入される。

センサ素子２は軸線方向Ｘに沿って伸びる長尺形状に形成されている。センサ素子２には、固体電解質体２２及び一対の電極２３を加熱するためのヒータ２８が内蔵されている。ヒータ２８は、通電によって発熱する発熱体２８１と、発熱体２８１を埋設するセラミック基板２８２とによって構成されている。固体電解質体２２、絶縁体２６及びセラミック基板２８２は互いに積層されている。

測定ガス室２４は、固体電解質体２２、絶縁体２６及び拡散抵抗層２７１によって囲まれて形成されている。基準ガス室２５は、固体電解質体２２及びセラミック基板２８２によって囲まれて形成されている。

（絶縁碍子３及びハウジング４）
図１に示すように、絶縁碍子３は、センサ素子２をハウジング４に保持するために用いられ、センサ素子２とハウジング４との絶縁を行うセラミックスによって形成されている。センサ素子２は、絶縁碍子３に設けられた挿通穴３１に挿通され、挿通穴３１に隣接して絶縁碍子３に形成された凹部に充填されたガラス３２によって、絶縁碍子３に保持されている。
ハウジング４は、ガスセンサ１を排気管に取り付けるために用いられる。絶縁碍子３は、ハウジング４に設けられた挿入穴４１に挿入され、絶縁碍子３とハウジング４との間の隙間に配置された絶縁碍子４２及びタルク４３を介して、ハウジング４に保持されている。

（内側カバー５及び外側カバー６）
図２、図４に示すように、内側カバー５の内側側壁部５１は、軸線方向Ｘに沿って円筒状に形成されている。内側側壁部５１の基端部には、ハウジング４の先端部の外周に装着される内側装着部５３が形成されている。内側底部５２は、軸線方向Ｘに垂直な平板状に形成されており、内側側壁部５１の先端部を閉塞している。

図２に示すように、外側カバー６の外側側壁部６１は、軸線方向Ｘに沿って円筒状に形成されている。外側側壁部６１の基端部には、内側カバー５の内側装着部５３の外周に装着される外側装着部６１Ａが形成されている。外側装着部６１Ａの先端側Ｘ１には、外側装着部６１Ａよりも縮径した外側一般部６１Ｂが形成されている。

図２〜図５に示すように、延出壁部６３は、外側底部６２から内側底部５２に向けて、円弧状に、外側底部６２に対して略直角になるよう屈曲している。延出壁部６３は、外側底部６２に対して平行とならないよう屈曲していればよい。延出壁部６３は、外側底部６２に対して、９０°未満の傾斜角度、例えば３０〜６０°の傾斜角度で屈曲していてもよい。
延出壁部６３は、外側底部６２の中心部において、内側カバー５及び外側カバー６の中心軸線Ｏの周りの周方向Ｃに沿って設けられている。延出壁部６３を除く外側底部６２の残部は、軸線方向Ｘに垂直な平板状に形成されており、外側側壁部６１の先端部を閉塞している。

図２、図３に示すように、延出壁部６３は、外側底部６２の中心部を貫通穴６４によって開口すると共に、外側底部６２における貫通穴６４の全周の縁部を軸線方向Ｘの基端側Ｘ２に屈曲させて形成されている。延出壁部６３の延出先端６３２は、外側底部６２を構成する板材の端面によって形成されている。また、延出先端６３２は、外側底部６２に開口された貫通穴６４の内壁が基端側Ｘ２に向けられたものである。延出壁部６３の延出先端６３２は、軸線方向Ｘの基端側Ｘ２に向けられ、内側底部５２の外面に対向している。

図２、図５に示すように、内側壁孔５１１は、内側側壁部５１の周方向Ｃにおける複数箇所に、周方向Ｃに並んで形成されている。本形態の複数の内側壁孔５１１は、内側側壁部５１の周方向Ｃに等間隔に形成されている。内側壁孔５１１は、軸線方向Ｘに沿った位置において、センサ素子２にガス測定部２１が形成された位置よりも基端側Ｘ２に位置している。

外側壁孔６１１は、外側側壁部６１の周方向Ｃにおける複数箇所に、周方向Ｃに並んで形成されている。本形態の複数の外側壁孔６１１は、外側側壁部６１の周方向Ｃに等間隔に形成されている。外側壁孔６１１は、軸線方向Ｘに沿った位置において、内側側壁部５１に内側壁孔５１１が形成された位置よりも先端側Ｘ１に位置している。

図４に示すように、内側底孔５２１は、延出壁部６３よりも外周側の位置において、内側底部５２における周方向Ｃの複数個所に形成されている。本形態の複数の内側底孔５２１は、内側底部５２の周方向Ｃに等間隔に形成されている。

図４、図５に示すように、延出壁部６３における延出壁孔６３１は、延出壁部６３の周方向Ｃの複数箇所において、延出壁部６３の延出先端６３２に形成された切欠き溝６３１からなる。本形態の切欠き溝６３１は、延出壁部６３の延出先端６３２から延出壁部６３の環状基端に向けて、延出壁部６３の軸線方向Ｘの全体において、延出壁部６３を周方向Ｃに複数に分断して形成されている。延出壁孔６３１を切欠き溝６３１から構成することにより、延出壁孔６３１の形成が容易である。

各内側底孔５２１と各延出壁孔６３１とは、内側底部５２及び外側底部６２の周方向Ｃにおいて互いにずれた位置に形成されている。これにより、測定ガスＧ中に混ざった水が、延出壁孔６３１から内側底孔５２１へ侵入しにくくし、センサ素子２に到達しにくくすることができる。
また、内側底部５２及び外側底部６２の周方向Ｃにおいて、各延出壁部６３の周方向Ｃの中心と、各内側底孔５２１の周方向Ｃの中心とが一致している。

本形態の延出壁孔６３１は、延出壁部６３の周方向Ｃの４箇所に９０°の間隔で形成されている。また、本形態の内側底孔５２１は、内側底部５２の周方向Ｃの４箇所に９０°の間隔で形成されている。延出壁孔６３１と内側底孔５２１とは、周方向Ｃに４５°ずれた位置に形成されている。
なお、延出壁孔６３１及び内側底孔５２１は、例えば、周方向Ｃの３箇所、５箇所、６箇所、８箇所等に設けてもよい。

図２、図４に示すように、ガス流通空間６０は、内側側壁部５１と外側側壁部６１との間及び内側底部５２と外側底部６２との間において円環状に形成されている。内側底部５２と外側底部６２との間におけるガス流通空間６０は、延出壁部６３の形成部位としての、内側底部５２と外側底部６２との間の中心部には形成されていない。

図２、図３に示すように、本形態の延出壁部６３の延出先端６３２は、内側カバー５に対する外側カバー６の軸線方向Ｘの位置決めを行うために、内側底部５２の外面に接触している。これにより、ガスセンサ１の各個体間において、内側底部５２と外側底部６２との間隔に、ばらつきが生じにくくすることができる。その結果、ガスセンサ１の各個体間において、内側底部５２と外側底部６２との間に位置するガス流通空間６０内の測定ガスＧの流れに、ばらつきが生じにくくすることができる。
また、内側カバー５に対する外側カバー６の軸線方向Ｘの位置決めを正確にするために、延出壁部６３の延出先端６３２が内側底部５２の外面に接触する状態において、外側カバー６の外側装着部６１Ａの基端部とハウジング４との間に、軸線方向Ｘの隙間Ｓを設けることができる。

また、図７に示すように、延出壁部６３は、外側底部６２の一部が内側底部５２に向けて隆起する形状とすることもできる。この場合、延出壁部６３に貫通穴６４は形成されない。また、この場合、延出壁孔６３１は、延出壁部６３の周方向Ｃの複数箇所に形成された貫通孔によって形成される。この場合には、外側カバー６の外側底部６２に貫通穴６４を形成する加工が不要になり、外側底部６２の形状を変形させる加工によって、延出壁部６３を形成することができる。

また、図８に示すように、延出壁部６３における延出壁孔６３１は、延出壁部６３の軸線方向Ｘの全体ではなく、延出壁部６３の延出先端６３２の付近にのみ形成することもできる。この場合には、延出壁孔６３１の開口方向と、内側底孔５２１の開口方向とが略直交する状態を形成することができる。そして、延出壁孔６３１から外側カバー６内に入った凝縮水Ｗが、さらに内側底孔５２１を通過する可能性をほとんどなくすことができる。

また、図９に示すように、延出壁部６３の延出先端６３２と内側底部５２の外面との間には、隙間Ｋが形成されていてもよい。この場合には、内側カバー５に対する外側カバー６の軸線方向Ｘの位置決めが、延出壁部６３の延出先端６３２と内側底部５２の外面との接触ではなく、内側装着部５３と外側装着部６１Ａとが接触する部位において行われる。
また、外側底部６２には、延出壁部６３における延出壁孔６３１以外に、内側底孔５２１と対向しない位置に、外側底孔が形成されていてもよい。外側底孔が、水の侵入を防止できる位置及び大きさで外側底部６２に形成されていることは許容される。

（その他の構成）
図１に示すように、センサ素子２における複数の電極２３の端子部及びヒータ２８における発熱体２８１の端子部は、センサ素子２の基端部に設けられている。これらの端子部は、接点バネ７１及びリード線７２を経由して、ガスセンサ１の外部に配置された制御装置に接続される。接点バネ７１は、絶縁碍子３の基端側Ｘ２に連結された他の絶縁碍子３５に保持されている。ハウジング４の基端側Ｘ２には、他の絶縁碍子３５、接点バネ７１及びリード線７２を覆う保持カバー７３が取り付けられている。リード線７２は、保持カバー７３内に保持されたブッシュ７４によって保持されている。

（測定ガスＧの流れ）
ガスセンサ１の使用時において、外側カバー６内及び内側カバー５内における測定ガス（排ガス）Ｇの流れは次のようになる。なお、測定ガスＧは排ガスのことを示す。
図２に示すように、内燃機関の排気管内を流れる測定ガスＧが外側カバー６に衝突するときには、測定ガスＧの一部が外側壁孔６１１からガス流通空間６０へ流入する。ガス流通空間６０に流入した測定ガスＧは、ガス流通空間６０を周方向Ｃへ流れる測定ガスＧ１、ガス流通空間６０を軸線方向Ｘの基端側Ｘ２へ流れる測定ガスＧ２、ガス流通空間６０を軸線方向Ｘの先端側Ｘ１へ流れる測定ガスＧ３等に分岐する。

そして、ガス流通空間６０を軸線方向Ｘの基端側Ｘ２へ流れる測定ガスＧ２の一部は、内側壁孔５１１から内側カバー５内に流入する。また、内側カバー５内に流入した測定ガスＧ２の一部は、センサ素子２のガス測定部２１におけるガス導入部２７を経由して測定ガス室２４に導入され、特定ガス成分の濃度を測定するために使用される。

また、排気管内を外側カバー６に衝突せずに流れる測定ガスＧの流れにより、延出壁孔（切欠き溝）６３１及び内側底孔５２１には、負圧効果によって、外側カバー６の外部へ流出しようとする流れが生じる。そして、内側カバー５内に流入した測定ガスＧは、内側壁孔５１１から流出する測定ガスＧ４の流れの他に、内側底孔５２１及び延出壁孔６３１を通過して、外側カバー６の外部に流出する測定ガスＧ５の流れ等を形成する。

（作用効果）
本形態のガスセンサ１においては、外側カバー６の外側底部６２に延出壁部６３が設けられ、延出壁部６３に外側底部孔（切欠き溝）６３１が形成された構造によって、以下の優れた作用効果が得られる。
延出壁部６３における延出壁孔６３１は、内側カバー５及び外側カバー６の中心軸線Ｏに沿った軸線方向Ｘに対して直交する方向に開口する部分を有する。図３に示すように、本形態の延出壁孔６３１は、延出壁部６３の根元部、言い換えれば外側底部６２の端部から、延出壁部６３の延出先端６３２まで形成されている。そして、延出壁孔６３１における、軸線方向Ｘと平行に開口する部分の割合を極力小さくしている。一方、内側底部５２における内側底孔５２１は、軸線方向Ｘに沿って開口する。そのため、延出壁孔６３１の一部の開口方向と、内側底孔５２１の開口方向とが交差し、測定ガスＧに混ざって排気管内を飛散する水が延出壁孔６３１から入った場合でも、この水がさらに内側底孔５２１へ入りにくいという効果が得られる。

より具体的に説明すると、内燃機関における燃焼が停止されて、排気管内の測定ガスＧが冷やされるときには、測定ガスＧ中の水蒸気が排気管内において凝縮し、凝縮水Ｗとなる。そして、内燃機関の始動時等には、排気管内の凝縮水Ｗが測定ガスＧ中に混ざって飛散することがある。この場合、凝縮水Ｗがガスセンサ１の外側カバー６に衝突することが想定される。

図２に示すように、外側カバー６の外部において飛散する凝縮水Ｗは、外側カバー６の外側側壁部６１又は外側底部６２に衝突することがある。また、凝縮水Ｗが外側底部６２に向けて飛散するとき、凝縮水Ｗの中には、延出壁部６３に当たってガス流通空間６０への浸入が防止されるものがある。

また、凝縮水Ｗの中には、延出壁孔６３１内へ浸入するものもある。この場合、延出壁孔６３１の一部の開口方向と内側底孔５２１の開口方向とが交差し、かつ、延出壁孔６３１の形成位置と内側底孔５２１の形成位置とが周方向Ｃに互いにずれていることにより、凝縮水Ｗが延出壁孔６３１から外側カバー６内に入った場合でも、この凝縮水Ｗがさらに内側底部５２における内側底孔５２１を通過する可能性を極めて低くすることができる。言い換えれば、延出壁孔６３１を直進して通過する凝縮水Ｗが、さらに直進しただけでは内側底孔５２１を通過できなくすることができる。これにより、凝縮水Ｗがセンサ素子２に到達しにくくすることができ、ガスセンサ１の耐被水性を更に向上させることができる。

この効果をさらに言い換えると、従来の内側カバー及び外側カバーにおいて、外側底部６２の外側底孔及び内側底部５２の内側底孔５２１を貫通する仮想直線を引くことに比べて、本形態の内側カバー５及び外側カバー６において、延出壁孔６３１及び内側底孔５２１を貫通する仮想直線を引くことは難しい。従来の外側底孔の開口方向と内側底部５２の開口方向とが平行であることに比べ、本形態の延出壁孔６３１の開口方向と内側底孔５２１の開口方向とは、完全に平行にならないためである。

この仮想直線は、凝縮水Ｗが直線的に飛散する際の軌道として捉えることができる。そのため、本形態の内側カバー５及び外側カバー６によれば、延出壁孔６３１を直進する凝縮水Ｗが、内側底孔５２１もさらに直進することが極めて困難になる。このことからも、本形態の内側カバー５及び外側カバー６の構造が、いかに凝縮水Ｗを内側カバー５内に侵入させにくいかが理解される。

また、延出壁部６３に延出壁孔６３１が形成された構成により、内側底孔５２１と延出壁孔６３１との間における測定ガスＧの流通距離を小さくすることができる。これにより、ガス流通空間６０において、内側底孔５２１と延出壁孔６３１との間を測定ガスＧが流通しやすい状態を維持することができ、ガスセンサ１によって測定ガスＧ中の特定ガス成分の濃度を測定する際の応答性を高く維持することができる。

それ故、本形態のガスセンサ１によれば、応答性を維持しつつ、耐被水性を更に向上させることができる。

（実施形態２）
本形態のガスセンサ１は、外側カバー６の形状が実施形態１の場合と異なる。
図１０に示すごとく、本形態の外側カバー６の外側側壁部６１における、外側底部６２側の端部には、外側側壁部６１よりも縮径した外側縮径側壁部６４が形成されている。外側縮径側壁部６４は、外側側壁部６１が形成された位置よりも先端側Ｘ１に位置する。内側側壁部５１と外側側壁部６１との間におけるガス流通空間６０は、外側縮径側壁部６４の内周側において最も縮小しており、外側縮径側壁部６４の内周側には縮小流通部６０Ａが形成されている。

ガスセンサ１の使用時において、ガス流通空間６０内に流入した測定ガスＧの中には、ガス流通空間６０を軸線方向Ｘの基端側Ｘ２へ流れる測定ガスＧ２と、ガス流通空間６０を軸線方向Ｘの先端側Ｘ１へ流れる測定ガスＧ３とがある。このとき、外側縮径側壁部６４の内周側に縮小流通部６０Ａが形成されていることにより、ガス流通空間６０の先端側Ｘ１へ流れる測定ガスＧ３の流量に比べて、ガス流通空間６０の基端側Ｘ２へ流れる測定ガスＧ２の流量をより多くすることができる。

これにより、ガス流通空間６０内に流入した測定ガスＧが、内側壁孔５１１へ導かれやすくし、内側壁孔５１１から内側カバー５内へ流入しやすくすることができる。そして、センサ素子２のガス測定部２１への測定ガスＧの流通性を向上させることができる。そのため、ガスセンサ１による測定の応答性を向上させることができる。

本形態のガスセンサ１においても、その他の構成は、実施形態１の場合と同様である。また、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素等は、実施形態１における構成要素等と同様である。本形態においても、その他、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。

（参考実施形態）
本形態のガスセンサ１においては、内側カバー５及び外側カバー６の形状が実施形態１の場合と異なり、ガス流通空間６０が２つに分かれて形成されている。
本形態においては、図１１に示すように、外側カバー６の外側側壁部６１における、外側底部６２側の端部には、外側側壁部６１よりも縮径して、内側カバー５の内側側壁部５１に接触する外側縮径側壁部６４が形成されている。また、内側側壁部５１と外側縮径側壁部６４との接触によって、ガス流通空間６０は、内側側壁部５１と外側側壁部６１との間に形成される第１空間部６０Ｂと、第１空間部６０Ｂよりも先端側Ｘ１であって、内側底部５２と外側底部６２との間を含んで形成される第２空間部６０Ｃとに分割されている。

本形態の内側側壁部５１の内側壁孔５１１Ａ，５１１Ｂには、第１空間部６０Ｂに開口する位置に形成された第１内側壁孔５１１Ａと、第２空間部６０Ｃに開口する位置に形成された第２内側壁孔５１１Ｂとがある。そして、内側カバー５の内側底部５２には孔が形成されていない。
本形態においては、測定ガスＧは、外側壁孔６１１から第１空間部６０Ｂへ流れ、第１空間部６０Ｂから第１内側壁孔５１１Ａを通って内側カバー５内へ流れ、内側カバー５内から第２内側壁孔５１１Ｂを通って第２空間部６０Ｃへ流れ、第２空間部６０Ｃから延出壁孔６３１を通って外側カバー６の外部へと流れる。

本形態においては、外側カバー６の延出壁部６３における延出壁孔６３１を通過する凝縮水Ｗが、内側カバー５の内側側壁部５１における第２内側壁孔５１１Ｂへ侵入しにくくすることはできる。しかし、ガス流通空間６０が第１空間部６０Ｂと第２空間部６０Ｃとに分断されるため、各カバー５，６内において測定ガスＧが流通しにくくなる。また、内側底孔５２１と延出壁孔６３１との間における測定ガスＧの流通距離が大きくなり、ガスセンサ１による測定の応答性が実施形態１，２に比べて劣る。

なお、本発明は、各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態を構成することが可能である。

１ ガスセンサ
２ センサ素子
３ 絶縁碍子
４ ハウジング
５ 内側カバー
６ 外側カバー
６０ ガス流通空間
６３ 延出壁部

Claims (6)

1. 酸素を含む測定ガス（Ｇ）中の特定ガス成分の濃度を測定するためのガス測定部（２１）を有するセンサ素子（２）と、
   前記センサ素子を保持する絶縁碍子（３）と、
   前記絶縁碍子を保持するハウジング（４）と、
   前記ハウジングから突出する前記ガス測定部を覆う内側カバー（５）と、
   前記内側カバーを覆う外側カバー（６）と、を備え、
   前記内側カバーは、前記ハウジングに取り付けられた筒状の内側側壁部（５１）と、前記内側側壁部の端部を閉塞する内側底部（５２）とを有し、
   前記内側側壁部には、前記測定ガスを流通させる内側壁孔（５１１）が形成されており、
   前記内側底部には、前記測定ガスを流通させる内側底孔（５２１）が形成されており、
   前記外側カバーは、前記ハウジング又は前記内側カバーに取り付けられた筒状の外側側壁部（６１）と、前記外側側壁部の端部を閉塞する外側底部（６２）とを有し、
   前記外側側壁部には、前記測定ガスを流通させる外側壁孔（６１１）が形成されており、
   前記外側底部には、前記外側底部の中心部において開口する貫通穴（６４）と、前記外側底部における、前記貫通穴の周りの縁部が、前記外側底部から前記内側底部に向けて屈曲して延出された延出壁部（６３）とが設けられており、
   前記延出壁部には、前記内側底部に対向する延出先端（６３２）と、前記測定ガスを流通させる延出壁孔（６３１）とが形成されており、
   前記内側側壁部と前記外側側壁部との間、及び前記延出壁部の内側を除く前記内側底部と前記外側底部との間には、前記測定ガスが流通するガス流通空間（６０）が形成されている、ガスセンサ。
2. 酸素を含む測定ガス（Ｇ）中の特定ガス成分の濃度を測定するためのガス測定部（２１）を有するセンサ素子（２）と、
   前記センサ素子を保持する絶縁碍子（３）と、
   前記絶縁碍子を保持するハウジング（４）と、
   前記ハウジングから突出する前記ガス測定部を覆う内側カバー（５）と、
   前記内側カバーを覆う外側カバー（６）と、を備え、
   前記内側カバーは、前記ハウジングに取り付けられた筒状の内側側壁部（５１）と、前記内側側壁部の端部を閉塞する内側底部（５２）とを有し、
   前記内側側壁部には、前記測定ガスを流通させる内側壁孔（５１１）が形成されており、
   前記内側底部には、前記測定ガスを流通させる内側底孔（５２１）が形成されており、
   前記外側カバーは、前記ハウジング又は前記内側カバーに取り付けられた筒状の外側側壁部（６１）と、前記外側側壁部の端部を閉塞する外側底部（６２）とを有し、
   前記外側側壁部には、前記測定ガスを流通させる外側壁孔（６１１）が形成されており、
   前記外側底部には、前記内側底部に向けて延出された延出壁部（６３）が設けられており、
   前記延出壁部には、前記測定ガスを流通させる延出壁孔（６３１）が形成されており、
   前記内側側壁部と前記外側側壁部との間、及び前記延出壁部の内側を除く前記内側底部と前記外側底部との間には、前記測定ガスが流通するガス流通空間（６０）が形成されており、
   前記延出壁部の延出先端（６３２）は、前記内側底部に接触しており、
   前記延出壁部の延出先端と前記内側底部との接触によって、前記内側カバーに対する前記外側カバーの、前記内側カバー及び前記外側カバーの中心軸線（Ｏ）の方向である軸線方向（Ｘ）の位置決めがなされている、ガスセンサ。
3. 酸素を含む測定ガス（Ｇ）中の特定ガス成分の濃度を測定するためのガス測定部（２１）を有するセンサ素子（２）と、
   前記センサ素子を保持する絶縁碍子（３）と、
   前記絶縁碍子を保持するハウジング（４）と、
   前記ハウジングから突出する前記ガス測定部を覆う内側カバー（５）と、
   前記内側カバーを覆う外側カバー（６）と、を備え、
   前記内側カバーは、前記ハウジングに取り付けられた筒状の内側側壁部（５１）と、前記内側側壁部の端部を閉塞する内側底部（５２）とを有し、
   前記内側側壁部には、前記測定ガスを流通させる内側壁孔（５１１）が形成されており、
   前記内側底部には、前記測定ガスを流通させる内側底孔（５２１）が形成されており、
   前記外側カバーは、前記ハウジング又は前記内側カバーに取り付けられた筒状の外側側壁部（６１）と、前記外側側壁部の端部を閉塞する外側底部（６２）とを有し、
   前記外側側壁部には、前記測定ガスを流通させる外側壁孔（６１１）が形成されており、
   前記外側底部には、前記内側底部に向けて延出された延出壁部（６３）が設けられており、
   前記延出壁部には、前記測定ガスを流通させる延出壁孔（６３１）が形成されており、
   前記内側側壁部と前記外側側壁部との間、及び前記延出壁部の内側を除く前記内側底部と前記外側底部との間には、前記測定ガスが流通するガス流通空間（６０）が形成されており、
   前記延出壁部は、前記内側カバー及び前記外側カバーの中心軸線の周りの周方向（Ｃ）に沿って設けられており、
   前記延出壁部における前記延出壁孔は、前記延出壁部の前記周方向の複数箇所において、前記延出壁部の延出先端に形成された切欠き溝からなる、ガスセンサ。
4. 前記内側底孔は、前記延出壁部よりも外周側の位置において、前記内側底部における前記周方向の複数個所に形成されている、請求項３に記載のガスセンサ。
5. 前記切欠き溝と前記内側底孔とは、前記周方向において互いにずれた位置に形成されている、請求項３又は４に記載のガスセンサ。
6. 酸素を含む測定ガス（Ｇ）中の特定ガス成分の濃度を測定するためのガス測定部（２１）を有するセンサ素子（２）と、
   前記センサ素子を保持する絶縁碍子（３）と、
   前記絶縁碍子を保持するハウジング（４）と、
   前記ハウジングから突出する前記ガス測定部を覆う内側カバー（５）と、
   前記内側カバーを覆う外側カバー（６）と、を備え、
   前記内側カバーは、前記ハウジングに取り付けられた筒状の内側側壁部（５１）と、前記内側側壁部の端部を閉塞する内側底部（５２）とを有し、
   前記内側側壁部には、前記測定ガスを流通させる内側壁孔（５１１）が形成されており、
   前記内側底部には、前記測定ガスを流通させる内側底孔（５２１）が形成されており、
   前記外側カバーは、前記ハウジング又は前記内側カバーに取り付けられた筒状の外側側壁部（６１）と、前記外側側壁部の端部を閉塞する外側底部（６２）とを有し、
   前記外側側壁部には、前記測定ガスを流通させる外側壁孔（６１１）が形成されており、
   前記外側底部には、前記内側底部に向けて延出された延出壁部（６３）が設けられており、
   前記延出壁部には、前記測定ガスを流通させる延出壁孔（６３１）が形成されており、
   前記内側側壁部と前記外側側壁部との間、及び前記延出壁部の内側を除く前記内側底部と前記外側底部との間には、前記測定ガスが流通するガス流通空間（６０）が形成されており、
   前記外側側壁部における、前記外側底部側の端部には、前記外側側壁部よりも縮径した外側縮径側壁部（６４）が形成されており、
   前記内側側壁部と前記外側側壁部との間における前記ガス流通空間は、前記外側縮径側壁部の内周側において最も縮小している、ガスセンサ。

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