JP6710596B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、被検出ガス中に晒され、この中の特定ガス成分を検出するセンサ素子を備えるガスセンサに関する。

自動車等の排気ガスや吸気中の酸素やＮＯｘ等の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサとして、固体電解質を用いた板状のセンサ素子を有するものが知られている。センサ素子の先端側には、この特定ガス成分を検出する検知部が設けられている。
このようなガスセンサとして、センサ素子の周囲を取り囲んで検知部を先端側に突出させる主体金具を備えると共に、主体金具の先端側に内側プロテクタと外側プロテクタとからなる筒状の二重プロテクタを取付けて検知部を保護する構造が知られている（特許文献１）。

特開２０１５−９９１２０号公報（図１、図２）

ところが、主体金具の先端側にセンサ素子の検知部を突出させると、プロテクタ内に流入した被検出ガスがセンサ素子に直接到達し、センサ素子が固体電解質の活性化温度より冷えてガスの検出が不正確になるおそれがある。
一方、センサ素子の検知部を主体金具の先端側よりも奥（後端側）に引っ込めると、被検出ガスが十分に検知部に接触せず、ガス検知精度や応答性が低下する可能性がある。

そこで、本発明は、プロテクタ内を流れるガスがセンサ素子に直接到達してセンサ素子が冷えたることを抑制すると共に、ガス検知精度や応答性の低下を抑制したガスセンサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、板状をなして軸線方向に延びると共に、先端側に被検出ガス中の特定ガス成分を検出する検知部および外部から該検知部に連通するガス導入部を有するセンサ素子と、軸線方向に貫通する貫通孔を有し、前記センサ素子の周囲を取り囲む主体金具と、前記主体金具の先端側に取り付けられる筒状の内側プロテクタと、前記内側プロテクタの少なくとも側面を離間して覆う筒状の外側プロテクタと、を備えたガスセンサであって、前記ガス導入部の先端が前記主体金具の先端と同一平面上、または、当該先端よりも後端側に位置し、前記内側プロテクタは、内側ガス導入孔Ｈ１と内側ガス排出孔Ｈ２とを有し、前記外側プロテクタは、外側ガス導入孔Ｈ３を有し、前記内側プロテクタと前記外側プロテクタのうち、外側に露出して最も先端側に位置する先端向き面に、前記内側ガス排出孔Ｈ２と共通又はこれと異なるガス排出孔ＨＥを有し、前記軸線方向の先端側から、ＨＥ≧Ｈ２＞Ｈ３＞Ｈ１の順に並ぶ。

このガスセンサによれば、ガス導入部の先端が主体金具の先端と同一平面上、または主体金具の先端よりも後端側に位置している。これにより、内側プロテクタ内に流入した被検出ガスがセンサ素子の表面に直接到達することを防止し、センサ素子（検知部）が固体電解質の活性化温度より冷えることを抑制できる。一方、ガス導入部（検知部）を主体金具の先端よりも奥（後端側）に引っ込めると、被検出ガスが十分に検知部に接触せず、ガス検知精度や応答性が低下する可能性がある。
そこで、Ｈ３＞Ｈ１、つまり外側ガス導入孔Ｈ３を内側ガス導入孔Ｈ１よりも先端側に配置することで、外部から外側ガス導入孔Ｈ３に流入した被検出ガスは、後端側へ向かう流れとして内側ガス導入孔Ｈ１から内側プロテクタへ流入する。このとき、ガス導入部の先端が主体金具の先端と同一平面上、または主体金具よりも後端側に位置しているため、被検出ガスは検知部に直接到達しないが、検知部周囲の雰囲気に被検出ガスが到達し、雰囲気に被検出ガスの成分が拡散する。
これにより、被検出ガスが検知部に直接到達しなくても、検知部が被検出ガスの成分を検出することができるので、ガス検知精度や応答性の低下を抑制することができる。
又、外側に露出して最も先端側に位置する先端向き面にガス排出孔ＨＥを設けることで、ガスセンサが取り付けられる排気管等の被検出ガス流の流速が最も速い先端側にガス排出孔ＨＥが配置される。これにより、内側プロテクタ内の被検出ガスが、ガス排出孔ＨＥからベンチュリ効果で外部に吸い出される効果が大きくなる。このため、内側プロテクタ内の被検出ガスの交換が促進され、ガス検知精度や応答性の低下をさらに抑制することができる。

本発明のガスセンサにおいて、前記検知部の板厚方向に沿う断面を見たとき、前記軸線方向のどの位置においても、前記検知部の板厚Ｌ１に対し、前記貫通孔の内径Ｌ２が、１＜（Ｌ２／Ｌ１）≦８の関係を満たしてもよい。
このガスセンサによれば、貫通孔と検知部（センサ素子）とのクリアランスを小さくすることができる。これにより、検知部近傍の貫通孔の内部空間の容積、ひいては検知部周囲の雰囲気の容積を低減させ、雰囲気への被検出ガスの成分の拡散を促進することができる。

本発明のガスセンサにおいて、前記外側ガス導入孔Ｈ３が前記外側プロテクタの先端向き面に形成されていてもよい。
このガスセンサによれば、外側プロテクタの側面に外側ガス導入孔を設ける場合に比べ、外部の被検出ガスが外側ガス導入孔Ｈ３に軸線方向から入るので、内側プロテクタに向かう後端側への流れがより強くなり、雰囲気に被検出ガスがより多く到達し、雰囲気に被検出ガスがより接触する。このため、雰囲気に被検出ガスの成分がより迅速かつ確実に拡散する。

本発明のガスセンサにおいて、前記内側プロテクタと前記外側プロテクタのうち、外側に露出する先端側が先端に向かって窄まるテーパ状をなしてもよい。
このガスセンサによれば、被検出ガス流がテーパ状の先端側に沿って流れ、ガス排出孔ＨＥの位置で被検出ガス流の流れが最も絞られるので、上述のベンチュリ効果がさらに大きくなり、内側プロテクタ内の被検出ガスの交換がより促進される。

本発明のガスセンサにおいて、前記内側ガス導入孔Ｈ１の総面積は、前記外側ガス導入孔Ｈ３の総面積よりも大きくてもよい。
このガスセンサによれば、内側プロテクタへの被検出ガスの流入が外側ガス導入孔Ｈ３で律速されるので、外側ガス導入孔Ｈ３から被検出ガスが一旦流入すると、内側ガス導入孔Ｈ１へ被検出ガスが流入し易くなり、雰囲気に被検出ガスが到達し易くなる。

本発明のガスセンサにおいて、前記内側プロテクタの先端向き面が外側に露出し、前記ガス排出孔ＨＥは前記内側ガス排出孔Ｈ２と共通であってもよい。
このガスセンサによれば、ガス排出孔ＨＥと内側ガス排出孔Ｈ２とが別体である場合に比べ、通気抵抗が少なく、ガス排出孔ＨＥを通って内側プロテクタ内の被検出ガスの交換がより促進される。

この発明によれば、プロテクタ内を流れるガスがセンサ素子に直接到達してセンサ素子が冷えることを抑制すると共に、ガス検知精度や応答性の低下を抑制したガスセンサが得られる。

本発明の実施形態に係るガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。 センサ素子の軸線方向に沿う断面図である。 図１の部分拡大図である。 本発明の別の実施形態に係るガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係るガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。 図５のガスセンサを先端側から見た図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係るガスセンサ（ＮＯｘセンサ）１の軸線Ｏ方向に沿う全体断面図、図２はセンサ素子１０の軸線Ｏ方向に沿う断面図、図３は図１の部分拡大図、を示す。なお、図１及び図３は、軸線Ｏ方向に沿うと共に、検知部１１の板厚方向Ｔに沿う断面図である。
このガスセンサ１は、自動車や各種内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出するＮＯｘセンサである。

図１において、ガスセンサ１は、排気管に固定されるためのねじ部１３９が外表面に形成された筒状の主体金具１３８と、軸線Ｏ方向（ガスセンサ１の長手方向：図中上下方向）に延びる板状形状をなすセンサ素子１０と、センサ素子１０の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ１０６と、自身の先端側の内部空間に、センサ素子１０の後端部の周囲を取り囲む状態で配置されるセラミック製筒状の先端側セパレータ９０と、先端側セパレータ９０を軸線Ｏ方向に貫通する挿通孔９０ｈに挿通されて保持される６個の先端側端子金具２０、３０（図１では、４個のみを図示）と、セラミック製筒状の後端側セパレータ９５と、後端側セパレータ９５に保持される６個の後端側端子金具４０（図１では、２個のみを図示）と、を備えている。
又、後端側セパレータ９５は、先端側セパレータ９０の後端側に接して配置され、互いに接続されている。

各先端側端子金具２０、３０はセンサ素子１０の後端側の外表面に対向し、この外表面に形成された電極パッド１０ａに電気的に接続される。そして、各先端側端子金具２０、３０の後端側に後端側端子金具４０が連結（接続）され、後端側端子金具４０の後端側にはそれぞれリード線１４６が接続されている。
また、電極パッド１０ａは、センサ素子１０の後端側の両面にそれぞれ幅方向に３つ並んでいる。各電極パッド１０ａは、例えばＰｔを主体とする焼結体として形成することができる。
一方、センサ素子１０の先端の検知部１１は、アルミナ等の多孔質保護層１４で覆われている。又、センサ素子１０の外面には検知部１１に連通するスリット状のガス導入部１３が設けられており、ガス導入部１３は外部から検知部１１にガスを流入可能になっている。
検知部１１及びガス導入部１３については後述する。
なお、板状のセンサ素子は、筒状のセンサ素子に比べて熱容量が小さく、被検出ガスがセンサ素子に直接到達したときにセンサ素子がより冷え易い。そこで、本発明は素子冷えの問題がより顕著になる板状のセンサ素子を対象とする。

主体金具１３８は、ステンレスから構成され、軸線方向に貫通する貫通孔１５４を有し、貫通孔１５４の径方向内側に突出する棚部１５２を有する略筒状形状に構成されている。この貫通孔１５４には、センサ素子１０の先端側の検知部の先端が自身の先端１３８ｅよりも後端側になるように当該センサ素子１０が配置され、検知部が貫通孔１５４に臨んでいる。
さらに、棚部１５２は、軸線方向に垂直な平面に対して傾きを有する内向きのテーパ面として形成されている。

なお、主体金具１３８の貫通孔１５４の内部には、検知部より後端側のセンサ素子１０の径方向周囲を取り囲む状態で略環状形状のアルミナ製のセラミックホルダ１５１、粉末充填層１５３（以下、滑石リング１５３ともいう）、および上述のセラミックスリーブ１０６がこの順に先端側から後端側にかけて積層されている。
また、セラミックスリーブ１０６と主体金具１３８の後端部１４０との間には、加締めパッキン１５７が配置されている。なお、主体金具１３８の後端部１４０は、加締めパッキン１５７を介してセラミックスリーブ１０６を先端側に押し付けるように、加締められている。

一方、図１に示すように、主体金具１３８の先端側（図１における下方）外周には、センサ素子１０の突出部分を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製（例えば、ステンレスなど）二重のプロテクタである、外部プロテクタ１４２および内部プロテクタ１４３が溶接等によって取り付けられている。プロテクタの詳細については後述する。

主体金具１３８の後端側外周には、外筒１４４が固定されている。また、後端側端子金具４０の後端側にはそれぞれリード線１４６が接続され、リード線１４６は後端側セパレータ９５の後端側へ引き出されている。
そして、外筒１４４の後端側（図１における上方）の開口部には、後端側セパレータ９５から引き出された６本のリード線１４６（図１では２本のみを表示）が挿通されるリード線挿通孔１７０ｈが形成された、ゴム製のグロメット１７０が配置されている。

また、主体金具１３８の後端部１４０より突出されたセンサ素子１０の後端側（図１における上方）には、先端側セパレータ９０が配置され、外表面から径方向外側に突出する鍔部９０ｐが備えられている。先端側セパレータ９０は、鍔部９０ｐが保持部材１６９を介して外筒１４４に当接することで、外筒１４４の内部に保持される。
又、グロメット１７０と先端側セパレータ９０の間に後端側セパレータ９５が配置され、グロメット１７０の弾性力により後端側セパレータ９５が先端側セパレータ９０を先端側へ押圧する。これにより、鍔部９０ｐが保持部材１６９側へ押し付けられ、先端側セパレータ９０及び後端側セパレータ９５は、外筒１４４の内部に互いに接続された状態で（つまり、軸線Ｏ方向に分離せずに）保持されている。

次に、図２を参照し、センサ素子１０について説明する。
センサ素子１０は、軸線Ｏ方向の先端側から、第１測定室Ｓ１に導入される被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う第１ポンプセル１５と、第１測定室Ｓ１の酸素濃度を検出する酸素濃度検出セル１６と、第１測定室Ｓ１に連通するＮＯｘ測定室Ｓ２に流入され、酸素濃度が調整されたガス中のＮＯｘ濃度に応じた第２ポンピング電流が流れる第２ポンプセル１７とを、この順に備えている。
第１ポンプセル１５は、第１固体電解質体１５ｃ及びその両面に形成された一対の電極１５ａ、１５ｂを有する。酸素濃度検出セル１６は、第３固体電解質体１６ｃ及びその両面に形成された一対の電極１６ａ、１６ｂを有する。第２ポンプセル１７は、第２固体電解質体１７ｃに形成された一対の電極１７ａ、１７ｂを有する。
センサ素子１０が備えるすべてのセル１５〜１７を検知部１１とする。

ここで、図２の各セル１５〜１７の積層方向が検知部１１の板厚方向Ｔであり、図２の紙面に垂直な方向が検知部１１の板幅方向である。そして、センサ素子１０の板厚方向Ｔに沿う両側面には、それぞれ軸線Ｏ方向にスリット状に延びるガス導入部１３が開口している。ガス導入部１３は、電極１５ａ付近に配置されて第１測定室Ｓ１に連通し、外部から第１測定室Ｓ１を通って検知部１１にガスを流入可能になっている。

なお、センサ素子１０は、以下のようにしてＮＯｘ濃度を検知する。まず、酸素濃度検出セル１６の電極間の電位差が４２５ｍＶ付近で一定となるように、第１ポンプセル１５にて第１測定室Ｓ１と外部との間で酸素の汲み出し又は汲み入れを行う。
このように、第１測定室Ｓ１において酸素濃度が調整された被検出ガスは、第２測定室Ｓ２内に導入される。第２測定室Ｓ２内で被検出ガス中のＮＯｘは、第２ポンプセル１７の電極１７ｂに曝され、電極１７ｂを触媒としてＮ_２とＯ_２に分解（還元）される。このとき、第２ポンプセル１７を流れる電流は、ＮＯｘ由来の電流および残留酸素由来の電流となる。
ここで、第１測定室Ｓ１で汲み残された残留酸素の濃度は上記のように所定値に調整されているため、その残留酸素由来の電流は略一定とみなすことができ、ＮＯｘ由来の電流の変動に対し影響は小さく、第２ポンプセル１７を流れる電流はＮＯｘ濃度に比例することとなる。

次に、図３を参照し、本発明の特徴部分について説明する。
図３に示すように、内側プロテクタ１４３は先端側がテーパ部１４３ｆを介して縮径し、先端に底面（先端向き面）を有し、後端側が開口する円筒状をなしている。
外側プロテクタ１４２は内側プロテクタ１４３よりも径大で後端側が開口する有底円筒状をなし、軸線Ｏ方向の中央よりやや先端側で段状に縮径した先端向き面１４２ｆ１を有すると共に、先端向き面１４２ｆ１から先端に向かって窄まるテーパ部１４２ｔを介し、底面（先端向き面）１４２ｆ２に繋がっている。

内側プロテクタ１４３の後端側は主体金具１３８の先端側の外周に嵌められ、さらに外側プロテクタ１４２の後端側が内側プロテクタ１４３の後端側の外周に嵌められ、全体が溶接等によって取り付けられている。そして、外側プロテクタ１４２の内側に内側プロテクタ１４３が完全に収容されている。
外側プロテクタ１４２の底面１４２ｆ２が、特許請求の範囲の「外側に露出して最も先端側に位置する先端向き面」に相当する。

内側プロテクタ１４３のテーパ部１４３ｆよりも後端側の側面には内側ガス導入孔Ｈ１１が設けられ、テーパ部１４３ｆよりも先端側の側面には内側ガス排出孔Ｈ２１が設けられている。内側ガス導入孔Ｈ１１及び内側ガス排出孔Ｈ２１は、内側プロテクタ１４３の周方向に等間隔でそれぞれ８個、４個設けられている。
外側プロテクタ１４２の先端向き面１４２ｆ１に外側ガス導入孔Ｈ３１が設けられ、底面（先端向き面）１４２ｆ２に１個のガス排出孔ＨＥ１が設けられている。外側ガス導入孔Ｈ３１は、環状の先端向き面１４２ｆ１に等間隔で複数個設けられている。
そして、軸線Ｏ方向の先端側から、ＨＥ１＞Ｈ２１＞Ｈ３１＞Ｈ１１の順に各孔が並んでいる。
なお、内側プロテクタ１４３は主体金具１３８の先端側の外周に嵌合されており、主体金具１３８の先端１３８ｅよりも内側ガス導入孔Ｈ１１が軸線Ｏ方向の先端側に位置することはいうまでもない。

一方、ガス導入部１３の先端が主体金具１３８の先端１３８ｅよりも後端側に位置している。これにより、内側プロテクタ１４３内に流入した被検出ガスＧがセンサ素子の表面に直接到達することを防止し、センサ素子（検知部１１）が固体電解質の活性化温度より冷えることを抑制できる。
ところで、ガス導入部１３を主体金具１３８の先端１３８ｅよりも奥（後端側）に引っ込めると、被検出ガスＧが十分に検知部１１に接触せず、ガス検知精度や応答性が低下する可能性がある。

そこで、軸線Ｏ方向の先端側からＨ３１＞Ｈ１１、つまり外側ガス導入孔Ｈ３１を内側ガス導入孔Ｈ１１よりも先端側に配置することで、外部から外側ガス導入孔Ｈ３１に流入した被検出ガスＧは、後端側へ向かう流れとして内側ガス導入孔Ｈ１１から内側プロテクタ１４３へ流入する（図３参照）。このとき、ガス導入部１３の先端が主体金具１３８の先端１３８ｅよりも後端側に位置しているため、被検出ガスＧは検知部１１に直接到達しないが、検知部１１周囲の雰囲気Ｄｆに被検出ガスＧが到達し、雰囲気Ｄｆに被検出ガスＧの成分が拡散する。
これにより、被検出ガスＧが検知部１１に直接到達しなくても、検知部１１が被検出ガスＧの成分を検出することができるので、ガス検知精度や応答性の低下を抑制することができる。

又、外側に露出して最も先端側に位置する外側プロテクタ１４２の底面１４２ｆ２にガス排出孔ＨＥ１を設けることで、ガスセンサ１が取り付けられる排気管等の被検出ガス流Ｆの流速が最も速い先端側にガス排出孔ＨＥ１が配置される。
これにより、内側プロテクタ１４３内の被検出ガスＧが、ガス排出孔ＨＥ１からベンチュリ効果で外部に吸い出される効果が大きくなる。このため、内側プロテクタ１４３内の被検出ガスＧの交換が促進され、ガス検知精度や応答性の低下をさらに抑制することができる。

なお、図３に示すように、本実施形態では、検知部１１の板厚方向Ｔ（図２参照）に沿う断面を見たとき、軸線Ｏ方向のどの位置Ｐにおいても、検知部１１の板厚Ｌ１に対し、貫通孔１５４の内径Ｌ２が、１＜（Ｌ２／Ｌ１）≦８の関係を満たしている。
このように、（Ｌ２／Ｌ１）≦８とすることで、貫通孔１５４と検知部１１（センサ素子１０）とのクリアランスを小さくすることができる。これにより、検知部１１近傍の貫通孔１５４の内部空間の容積、ひいては検知部１１周囲の雰囲気Ｄｆの容積を低減させ、雰囲気Ｄｆへの被検出ガスＧの成分の拡散を促進することができる。

又、本実施形態では、外側ガス導入孔Ｈ３１が外側プロテクタ１４２の先端向き面１４２ｆ１に形成されている。
これにより、外側プロテクタ１４２の側面に外側ガス導入孔を設ける場合に比べ、外部の被検出ガスＧが外側ガス導入孔Ｈ３１に軸線Ｏ方向から入るので、内側プロテクタ１４３に向かう後端側への流れがより強くなり、雰囲気Ｄｆに被検出ガスＧがより多く到達し、雰囲気Ｄｆに被検出ガスＧがより接触する。このため、雰囲気Ｄｆに被検出ガスＧの成分がより迅速かつ確実に拡散する。

又、本実施形態では、外側に露出する外側プロテクタ１４２の先端側のテーパ部１４２ｔが先端に向かって窄まるテーパ状をなしている。
これにより、被検出ガス流Ｆがテーパ部１４２ｔに沿って流れ、ガス排出孔ＨＥ１の位置で被検出ガス流Ｆの流れが最も絞られるので、上述のベンチュリ効果がさらに大きくなり、内側プロテクタ１４３内の被検出ガスＧの交換がより促進される。

又、内側ガス導入孔Ｈ１１の総面積（個々の孔の面積の総和）が、外側ガス導入孔Ｈ３１の総面積よりも大きいと、内側プロテクタ１４３への被検出ガスＧの流入が外側ガス導入孔Ｈ３１で律速されるので、外側ガス導入孔Ｈ３１から被検出ガスＧが一旦流入すると、内側ガス導入孔Ｈ１１へ被検出ガスＧが流入し易くなり、雰囲気Ｄｆに被検出ガスＧが到達し易くなる。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。

図４は本発明の別の実施形態に係るガスセンサ１Ｂの軸線Ｏ方向に沿う断面図である。図４において、ガスセンサ１Ｂは、外部プロテクタ２４２および内部プロテクタ２４３の構成が異なること以外は、ガスセンサ１と同一であるから、ガスセンサ１と同一の構成部分の説明を省略する。
図４において、内側プロテクタ２４３は先端に底面（先端向き面）を有し、後端側が開口する円筒状をなしている。又、外側プロテクタ２４２は内側プロテクタ２４３よりも径大で後端側が開口する有底円筒状をなし、さらに先端に向かって窄まるテーパ部２４２ｔを介し、底面（先端向き面）２４２ｆに繋がっている。そして、外側プロテクタ２４２の内側に内側プロテクタ２４３が完全に収容されている。
外側プロテクタ２４２の底面２４２ｆが、特許請求の範囲の「外側に露出して最も先端側に位置する先端向き面」に相当する。

内側プロテクタ２４３の後端側の側面には内側ガス導入孔Ｈ１２が設けられ、底面には内側ガス排出孔Ｈ２２が設けられている。内側ガス導入孔Ｈ１２は、内側プロテクタ１４３の周方向に等間隔で８個設けられ、内側ガス排出孔Ｈ２２は１個設けられている。
外側プロテクタ２４２の側面に外側ガス導入孔Ｈ３２が設けられ、底面（先端向き面）２４２ｆに１個のガス排出孔ＨＥ２が設けられている。外側ガス導入孔Ｈ３２は、等間隔で複数個設けられている。
図４においても、軸線Ｏ方向の先端側から、ＨＥ２＞Ｈ２２＞Ｈ３２＞Ｈ１２の順に各孔が並んでおり、上述の効果を奏することができる。又、テーパ部２４２ｔは、テーパ部１４２ｔと同様にベンチュリ効果を大きくする。

図５は本発明のさらに別の実施形態に係るガスセンサ１Ｃの軸線Ｏ方向に沿う断面図である。図Ｃにおいて、ガスセンサ１Ｃは、外部プロテクタ３４２および内部プロテクタ３４３の構成が異なること以外は、ガスセンサ１と同一であるから、ガスセンサ１と同一の構成部分の説明を省略する。
図５において、内側プロテクタ３４３は、後端側が開口し、先端に向かって窄まるテーパ部３４３ｔを介し、底面（先端向き面）３４３ｆに繋がる円筒状をなしている。又、外側プロテクタ３４２は内側プロテクタ３４３よりも径大で後端側が開口する有底円筒状をなし、底面３４２ｆに繋がっている。
なお、外側プロテクタ３４２の底面３４２ｆには１個の外側ガス導入孔Ｈ３３が設けられ、内側プロテクタ３４３の後端側が外側プロテクタ３４２の内側に収容される一方、テーパ部３４２ｔを含む内側プロテクタ３４３の先端側が外側ガス導入孔Ｈ３３から外部に露出している。
内側プロテクタ３４３の底面３４３ｆが、特許請求の範囲の「外側に露出して最も先端側に位置する先端向き面」に相当する。

内側プロテクタ３４３の後端側の側面には内側ガス導入孔Ｈ１３が設けられ、底面３４３ｆには１個の内側ガス排出孔Ｈ２３が設けられている。この内側ガス排出孔Ｈ２３はガス排出孔ＨＥ３と共通である。内側ガス導入孔Ｈ１３は、内側プロテクタ３４３の周方向に等間隔で８個設けられている。
なお、図６に示すように、外側プロテクタ３４２の底面３４２ｆの外側ガス導入孔Ｈ３３は、内側プロテクタ３４３の外周面との隙間で構成され、環状に形成されている。
図５においても、軸線Ｏ方向の先端側から、ＨＥ３＝Ｈ２３＞Ｈ３３＞Ｈ１３の順に各孔が並んでおり、上述の効果を奏することができる。又、テーパ部３４３ｔは、テーパ部１４２ｔと同様にベンチュリ効果をさらに大きくする。

又、上記実施形態では、センサ素子１０の先端側（ガス導入部１３）の周囲に主体金具１３８の貫通孔１５４が臨んでいたが、例えばセラミックホルダ１５１を先端側へ伸ばして貫通孔１５４を覆うようにし、センサ素子１０の先端側（ガス導入部１３）の周囲の少なくとも一部にセラミックホルダ１５１が臨むようにしてもよい。この場合、セラミックホルダ１５１が臨む位置Ｐにおいては、上記Ｌ２の算出の際、貫通孔１５４の内径の代わりにセラミックホルダ１５１の内径を用いる。
又、ガス導入部１３の先端が主体金具の先端１３８ｅと同一平面上（軸線Ｏ方向に同じ位置）であってもよい。
又、外側プロテクタは内側プロテクタの少なくとも側面を離間して覆えばよく、例えば図５の外側プロテクタ３４２にて底面３４２ｆを設けない筒状としてもよい。

又、ガスセンサとしては、ＮＯｘセンサの他、酸素センサ、全領域ガスセンサが挙げられる。

１、１Ｂ、１Ｃ ガスセンサ
１０ センサ素子
１１ 検知部
１３ ガス導入部
１３８ 主体金具
１３８ｅ 主体金具の先端
１５４ 主体金具の貫通孔
１４２、２４２、３４２ 外側プロテクタ
１４３、２４３、３４３ 内側プロテクタ
１４２ｆ２、２４２ｆ、３４３ｆ 外側に露出して最も先端側に位置する先端向き面
１４２ｆ１ 外側プロテクタの先端向き面
１４２ｔ、２４２ｔ、３４２ｔ テーパ部
３４３ｆ 内側プロテクタの先端向き面
Ｈ１、Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３ 内側ガス導入孔
Ｈ２、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ２３ 内側ガス排出孔
Ｈ３、Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ３３ 外側ガス導入孔
ＨＥ，ＨＥ１、ＨＥ２、ＨＥ３ ガス排出孔
Ｌ１ 検知部の板厚
Ｌ２ 貫通孔の内径Ｌ
Ｏ 軸線
Ｐ 軸線方向の位置

Claims (6)

1. 板状をなして軸線方向に延びると共に、先端側に被検出ガス中の特定ガス成分を検出する検知部および外部から該検知部に連通するガス導入部を有するセンサ素子と、
   軸線方向に貫通する貫通孔を有し、前記センサ素子の周囲を取り囲む主体金具と、
   前記主体金具の先端側に取り付けられる筒状の内側プロテクタと、
   前記内側プロテクタの少なくとも側面を離間して覆う筒状の外側プロテクタと、を備えたガスセンサであって、
   前記ガス導入部の先端が前記主体金具の先端と同一平面上、または、当該先端よりも後端側に位置し、
   前記内側プロテクタは、内側ガス導入孔Ｈ１と内側ガス排出孔Ｈ２とを有し、
   前記外側プロテクタは、外側ガス導入孔Ｈ３を有し、
   前記内側プロテクタと前記外側プロテクタのうち、外側に露出して最も先端側に位置する先端向き面に、前記内側ガス排出孔Ｈ２と共通又はこれと異なるガス排出孔ＨＥを有し、
   前記軸線方向の先端側から、ＨＥ≧Ｈ２＞Ｈ３＞Ｈ１の順に並ぶガスセンサ。
2. 前記検知部の板厚方向に沿う断面を見たとき、前記軸線方向のどの位置においても、前記検知部の板厚Ｌ１に対し、前記貫通孔の内径Ｌ２が、１＜（Ｌ２／Ｌ１）≦８の関係を満たす請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記外側ガス導入孔Ｈ３が前記外側プロテクタの先端向き面に形成されている請求項１又は２に記載のガスセンサ。
4. 前記内側プロテクタと前記外側プロテクタのうち、外側に露出する先端側が先端に向かって窄まるテーパ状をなす請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスセンサ。
5. 前記内側ガス導入孔Ｈ１の総面積は、前記外側ガス導入孔Ｈ３の総面積よりも大きい請求項１〜４のいずれか一項に記載のガスセンサ。
6. 前記内側プロテクタの先端向き面が外側に露出し、前記ガス排出孔ＨＥは前記内側ガス排出孔Ｈ２と共通である請求項１〜５のいずれか一項に記載のガスセンサ。

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